Учёные создали растягивающийся, гибкий и самовосстанавливающийся гидрогелевый аккумулятор, который лишён токсичных компонентов и проблем, связанных с влагой. Исследователи подвергли его экстремальным испытаниям: резали, кололи, скручивали и нагревали. Результат — батарея сохранила 90% исходной ёмкости.
Проблема традиционных Li-ion аккумуляторов
Обычные мягкие литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы страдают от деградации производительности из-за проникновения влаги. Кроме того, они содержат токсичные и легковоспламеняющиеся электролиты, что создаёт риски для безопасности. Жёсткая герметичная упаковка, необходимая для защиты таких батарей, ограничивает их применение в гибкой электронике.
Гидрогелевые аккумуляторы используют водные электролиты, которые не горят и менее склонны к утечкам или взрывам по сравнению с Li-ion.
Как работает инновационный гидрогелевый аккумулятор
Учёные разработали электролит на основе фторсвободной литиевой соли, что делает батарею безопасной для окружающей среды и человека. Гидрогель выполняет двойную функцию: служит и электролитом, и разделителем. Это устраняет необходимость в жёстком корпусе и позволяет создавать тонкие, гибкие устройства.
- Содержание воды в гидрогеле — 19% при влажности 50%
- Рабочий диапазон температур: от -20°C до 60°C
- Срок службы: более 500 циклов заряда-разряда
Испытания на прочность
Команда провела серию экстремальных тестов, которые назвали «пытками»:
- Разрезы острым лезвием
- Проколы иглой
- Скручивание на 180 градусов
- Нагрев до 80°C
- Воздействие высокой влажности
После повреждений аккумулятор восстанавливал 90% исходной ёмкости благодаря самовосстанавливающимся свойствам гидрогеля. Для сравнения: обычные Li-ion батареи при аналогичных повреждениях полностью выходят из строя.
Где пригодится такая технология?
Гидрогелевые аккумуляторы не заменят Li-ion в электромобилях или крупных хранилищах энергии — их ёмкость пока ниже (50–150 Вт·ч/кг против 200–300 Вт·ч/кг). Однако они идеальны для:
- Гибкой носимой электроники (фитнес-трекеры, умная одежда)
- Биосенсоров и медицинских мониторов
- Подводных роботов
- Космических миссий
Уже в 2026 году ожидаются первые коммерческие образцы для умной одежды с подогревом и LED-дисплеями. Производство одной такой батареи обойдётся в 500–700 рублей, что сопоставимо с текущими аналогами.
Что говорят учёные?
Профессор Ли Чжэн, руководитель исследования: «Наша разработка решает две ключевые проблемы: безопасность и гибкость. Теперь можно создавать электронику, которая не боится воды, ударов и даже порезов».
Доктор Мария Соколова, эксперт в области материаловедения: «Самовосстановление — это прорыв. Представьте пластырь с датчиками, который продолжает работать, даже если его порвали».
Перспективы и ограничения
Главный минус технологии — меньшая энергоёмкость. Однако для целевых применений (например, датчиков) этого достаточно. Учёные работают над увеличением плотности энергии, используя наночастицы и композитные материалы.
В планах — интеграция с солнечными панелями для создания полностью автономных носимых устройств. Первые прототипы таких систем появятся к 2027 году.