Науковці створили гнучку літієву батарею, яку можна безпечно згинати, різати та проколювати

Дослідники з Університету Каліфорнії в Берклі (UC Berkeley) представили прототип нової літієвої батареї, яка може витримувати фізичні пошкодження – її можна згинати, розтягувати, різати і навіть проколювати без ризику загоряння.

Прототип батареї від UC Berkeley демонструє здатність витримувати щонайменше 500 циклів заряджання – приблизно стільки ж, скільки й комерційні літій-іонні акумулятори. Попередні спроби створити подібні безпечні батареї не могли забезпечити тривалий строк служби або стабільну роботу.

Під час розробки вчені вирішили дві ключові проблеми: усунули токсичні компоненти з конструкції та забезпечили стабільність електроліту, який має желеподібну консистенцію.

Сучасні батареї потребують жорсткої оболонки, оскільки їхній електроліт вибухонебезпечний. Ми хотіли створити батарею, яку можна безпечно використовувати без твердого захисного корпусу,
– пояснюють дослідники.

Через те, що полімерні гнучкі упаковки можуть пропускати повітря і вологу, які вступають у реакцію з традиційними електролітами, викликаючи тепловиділення та навіть вибухи, команда почала експерименти з квазітвердими гідрогелевими електролітами ще у 2017 році.

Результатом стала унікальна формула електроліту на основі звітеріонних полімерів – макромолекул, що містять як позитивно, так і негативно заряджені групи. У батареї ці полімери використовують свої позитивні заряди для зв’язування з молекулами води, а негативні – для притягнення іонів літію.

У ході випробувань батарея в гідрогелевій оболонці поглинала лише 19% вологи з повітря при 50% вологості, що дозволяло їй працювати на напрузі 3,1 В. Основними недоліками на цьому етапі стали швидша втрата ємності – до 60% після 500 циклів (тоді як звичайні батареї втрачають не більше 20%) – та низька щільність збереження енергії – лише близько 10% від рівня сучасних акумуляторів.

Втім, нову батарею можна було згинати, скручувати, проколювати й навіть частково пошкоджувати без втрати працездатності. Після порізів її можна було "вилікувати" – для цього потрібно було просто прогріти її в печі.

Дослідники вважають, що така розробка відкриває нові перспективи для створення безпечних джерел живлення для робототехніки та носимих пристроїв. Робота над удосконаленням характеристик батареї триває.