Як зубна паста: у Швеції створили першу у світі м’яку батарею з рідких електродів

Thor Balkhed/Linköping University

Шведські науковці з Університету Лінчепінга cтворили м’яку батарею з рідкими електродами.

Наразі батареї є джерелом живлення для більшості електронних пристроїв, від смартфонів до смарт-годинників, ноутбуків та електрокарів. Акумулятори виготовляються з твердих матеріалів та мають певний об’єм. Однак шведські дослідники поставили перед собою завдання створити гнучку батарею, яка могла б бути пластичною і приймати будь-яку форму, та яку можна було б навіть надрукувати на 3D-принтері. Їхня розробка використовує рідкі електроди для проведення електричного струму від анода до катода.

«Батареї – найбільший компонент усієї електроніки. Сьогодні вони міцні та досить громіздкі. Але з м’якою та податливою батареєю немає жодних обмежень щодо дизайну. Її можна інтегрувати в електроніку зовсім по-іншому та адаптувати до користувача. Текстура трохи схожа на зубну пасту. Матеріал можна, наприклад, використовувати в 3D-принтері, щоб надати батареї будь-яку форму, яку вам заманеться», — зазначає співавтор дослідження Айман Рахманудін.

Шведські розробники підкреслюють, що попередні спроби створення м’яких батарей, що розтягуються, спирались на механічні особливості, зокрема, ковзаючі з’єднання, або вимагали дорогих та рідкісних матеріалів, обробка яких призводить до забруднення навколишнього середовища. Успіхом нової розробки стало створення рідких електродів.

Більші батареї мають більшу електричну ємність, але також товстіші — і, отже, жорсткіші — електроди. За словами Рахманудіна, йому та його колегам першими вдалось довести, що ємність батареї не залежить від жорсткості.

Дослідники підкреслюють, що намагались обійти обмеження попередніх розробок на основі рідких металів, які з часом ставали твердими. У своїй батареї науковці використовували пластики, здатні проводити електричний струм, які називають пов’язаними полімерами, а також лігнін, що належить до відходів паперової промисловості. Створена батарея витримує до 500 циклів розрядки-зарядки, навіть якщо її розтягнути вдвічі порівняно із початковою довжиною. Матеріали в основі цієї батареї не є дефіцитними або дорогими.

Science

«Оскільки матеріали в батареї є сполученими полімерами і лігніном, цієї сировини вдосталь. Перепрофілюючи побічний продукт, такий як лігнін, у цінний товар, такий як матеріал для батареї, ми вносимо внесок у більш циклічну модель. Таким чином, це стійка альтернатива», — підкреслює провідний автор дослідження, науковий співробітник Лабораторії органічної електроніки Університету Лінчепінга Мохсен Мохаммаді.

Як зазначає Айман Рахманудін, команді науковців вдалось довести працездатність конценпції м’яких батарей, однак необхідно працювати над покращенням продуктивності цього пристрою. Наразі напруга складає лише 0,9 В. Стандартні батарейки AA мають напругу від 1,2 до 1,5 В, а більшість смартфонів працюють при напрузі від 3,7 до 4,2 В.

Дослідники планують розглянути використання інших хімічних з’єднань для підвищення напруги. Однак розробка вже відкриває двері для проектування абсолютно нових приладів з живленням від батарей.