Исследователи из Университета Южной Калифорнии сделали важный шаг в развитии аккумуляторных технологий — они представили прототип литиевой батареи, способной самостоятельно восстанавливаться после повреждений. Это открытие может существенно повлиять на развитие портативной электроники, носимых устройств и, в перспективе, электромобилей.
Гибкость и самовосстановление — без потери мощности
Новая технология основана на использовании цвиттер-ионного полимера, обладающего двойным зарядом. Этот полимер взаимодействует с водой на молекулярном уровне: положительно заряженная часть связывается с молекулами воды, а отрицательная — с ионами лития. Такой подход снижает вероятность утечек электролита и обеспечивает стабильность при воздействии напряжения.
Чтобы повысить структурную прочность, ученые добавили акриловую кислоту и использовали гидрогелевый электролит на основе бесфтористой литиевой соли. Это позволило создать батарею, устойчивую к физическим воздействиям: проколам, растяжениям, сгибаниям и надрезам.
Результаты испытаний впечатляют
- Батарея сохраняла стабильную работу после 500 циклов зарядки и разрядки.
- Работала в условиях влажности до 50%.
- В одном из экспериментов аккумулятор питал светодиоды на плате более месяца, даже после многочисленных повреждений.
- Поврежденная батарея демонстрировала самовосстановление структуры без потери основных характеристик.
Что это значит для будущего?
Такие аккумуляторы могут использоваться в смартфонах, умных часах, фитнес-браслетах и других мобильных устройствах, где есть риск повреждения батареи из-за изгибов и ударов. Но что особенно важно — эта технология может быть масштабирована для более мощных аккумуляторов, включая электромобильные тяговые батареи.
Если удастся адаптировать полимеры и электролиты для работы с высокими токами и ёмкостью, самовосстанавливающиеся аккумуляторы смогут существенно повысить безопасность и надёжность электромобилей, особенно при ДТП или перегрузках.