Шведские исследователи создали жидкий аккумулятор, способный менять форму и адаптироваться под различные девайсы, что может значительно изменить будущее портативной электроники.
От смартфонов до ноутбуков — современные гаджеты зависят от твердых батарей. Однако ученые из Швеции предложили радикально новый подход, разработав гибкий и податливый аккумулятор. Исследование, опубликованное 11 апреля в журнале Science, демонстрирует батарею с электродами в жидкой форме.
Батареи – крупнейший компонент любой электроники. Сегодня они твердые и довольно громоздкие. Но с мягким и адаптивным аккумулятором дизайнерских ограничений не существует. Его можно интегрировать в электронику совершенно иначе и адаптировать под пользователя. По текстуре материал напоминает зубную пасту. Его можно, например, использовать в 3D-принтере для создания батареи любой формы.
— Айман Рахманудин, соавтор исследования
Предыдущие попытки создания мягких, растяжимых аккумуляторов опирались на механические особенности вроде скользящих соединений или требовали редких материалов, зачастую экологически вредных. Ключом к успеху команды Рахманудина стало преобразование электродов в жидкую форму.
Электрохимический аккумулятор состоит из двух различных металлов или электродов: анода и катода. Химическая реакция заставляет электроны течь от анода к катоду – этот процесс и выполняет полезную работу, например, питая лампочку или гаджет. Большие батареи имеют большую электрическую емкость, но также имеют больший размер и вес – вместе с этими и более жесткие электроды.
Прошлые попытки разработки жидких электродов полагались на жидкие металлы, иногда затвердевающие. Чтобы обойти эти проблемы, команда использовала пластики, способные проводить электричество – так называемые сопряженные полимеры – и лигнин, побочный продукт в производстве бумаги. Получившуюся батарею можно перезаряжать более 500 раз, даже при растяжении вдвое от оригинальной длины.
Так как материалы в батарее – это сопряженные полимеры и лигнин, сырья более чем достаточно. Превращая побочный продукт вроде лигнина в ценный товар, такой как материал для батарей, мы способствуем более циркулярной модели. Так что это устойчивая альтернатива.
— Мохсен Мохаммади, ведущий автор исследования и постдокторант Лаборатории органической электроники Линчёпингского университета
В дальнейшем команда планирует улучшить электрическое напряжение батареи. Сейчас оно составляет 0,9 вольт, тогда как стандартные батарейки AA имеют напряжение от 1,2 до 1,5 вольт, а большинство смартфонов работают при напряжении от 3,7 до 4,2 вольт.
