Твердотельные батареи без потерь от замерзания ионов

05.01.2026

Энергетика и электроника сегодня все больше зависят от надежных и безопасных источников энергии. Твердотельные батареи рассматриваются как ключ к следующему этапу развития портативных и стационарных устройств, однако традиционные подходы сталкиваются с фундаментальной проблемой: при затвердевании электролита движение ионов замедляется или полностью останавливается. Новое исследование ученых из Оксфордского университета и их партнеров может изменить это представление и открыть путь к созданию безопасных и эффективных твердых аккумуляторов.

В своей работе исследователи разработали новый класс органических электролитов, которые сохраняют высокую ионную проводимость независимо от состояния - жидкого, жидкокристаллического или твердого. Такие материалы получили название "электролиты, независимые от состояния" (state-independent electrolytes, SIE). Аспирантка Джульетт Барклай, первый автор исследования, отмечает, что это доказывает возможность проектировать органические молекулы так, чтобы ионы свободно перемещались даже после отверждения материала.

Традиционные батареи работают за счет движения ионов через жидкий электролит. Когда жидкость кристаллизуется или замерзает, молекулы связываются друг с другом, блокируя ионное движение. Этот эффект, известный как "замораживание", считается основным препятствием для создания твердотельных батарей, способных конкурировать по мощности с жидкостными аналогами.

Команда под руководством профессора Пола Макгонигала подошла к проблеме с необычного угла. Ученые создали дискообразные молекулы с длинными гибкими боковыми цепями, напоминающими "колесо с мягкими щетинками". Центр каждой молекулы аккумулирует положительный заряд, что предотвращает чрезмерное связывание с отрицательно заряженными ионами. После отверждения такие молекулы самоорганизуются в жесткие колонны, а гибкие цепи образуют проницаемую, почти жидкую среду, в которой ионы могут свободно перемещаться.

Эксперименты показали, что электрические свойства материала остаются стабильными во всех фазах, и этот результат воспроизводится для разных типов ионов. Такой подход позволяет заливать электролит в батарею в жидком виде, а после отверждения получать безопасное твердое тело без риска утечек и возгорания.

Преимущества новой технологии очевидны: малый вес, гибкость, высокая безопасность и потенциал восстановления материала. Это делает такие электролиты перспективными для создания твердотельных аккумуляторов следующего поколения, носимых сенсоров, "умных" очков и других портативных устройств, где надежность и компактность критически важны.

В будущем использование SIE может радикально изменить подход к проектированию аккумуляторов, позволив создавать компактные, эффективные и безопасные источники энергии, которые работают стабильно в широком диапазоне температур и условий эксплуатации. Новая разработка открывает путь к более устойчивым и технологически продвинутым системам хранения энергии, которые смогут заменить жидкостные батареи во многих сферах.

<< Назад: Робот LG CLOiD 06.01.2026

>> Вперед: Здоровье сосудов определяет работу мозга 05.01.2026

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Тающие айсберги создают новые оазисы жизни на дне океана 30.06.2026

Глобальное потепление активно меняет облик нашей планеты, и одним из наиболее заметных его проявлений становится ускоренное таяние ледников в полярных регионах. Этот процесс не только приводит к подъему уровня Мирового океана, но и вызывает цепную реакцию в морских экосистемах, порой создавая неожиданные и парадоксальные последствия. Массовое высвобождение айсбергов из Гренландии - яркий пример того, как климатические изменения перестраивают жизнь в самых глубоких и удаленных уголках океана. Из-за повышения температуры количество айсбергов, откалывающихся от гренландских ледников, стремительно растет. Ученые проанализировали данные за последние 40 лет и установили, что с 2000 года поток ледяных глыб через пролив Фрама увеличился в четыре раза. Об этом сообщает Futurism со ссылкой на исследование специалистов из Технического университета Дании. Такое беспрецедентное нашествие айсбергов представляет серьезную опасность для международного судоходства. Одновременно оно радикально тра ...>>

Робот-тьютор Optio, помошник школьника 30.06.2026

Икусственный интеллект и робототехника все активнее помогают учителям и ученикам, делая обучение более персонализированным и увлекательным. Гуманоидные роботы, способные взаимодействовать с людьми естественным образом, открывают новые возможности для школ, особенно в условиях нехватки педагогических кадров и растущего интереса к технологиям. Одна из таких инновационных инициатив стартовала в американском штате Нью-Йорк. Компания Realbotix запустила своего помощника учителя на базе искусственного интеллекта под названием Optio в Центральном школьном округе Саламанки. Робот выступает в роли тьютора, предлагая персонализированное репетиторство, многоязычную помощь с домашними заданиями и круглосуточную академическую поддержку. По данным Interesting Engineering, проект направлен на повышение вовлеченности учащихся и внедрение передовых технологий в учебный процесс. В рамках пилотной программы школы округа планируют интегрировать человекоподобных роботов в классы. Изначально Optio буд ...>>

Биопрепараты повышают питательную ценность органической гречихи 29.06.2026

В органическом земледелии особое внимание уделяется не только урожайности, но и качественному составу продукции. Потребители все чаще выбирают продукты с высоким содержанием полезных веществ и без следов химических веществ. Исследования показывают, что применение биологических препаратов может существенно улучшить минеральный состав зерновых культур, делая их более ценными с точки зрения питания. В результате полевых экспериментов, проведенных в 2023-2025 годах, ученые установили, что использование биопрепаратов способствует активному накоплению макроэлементов, в частности фосфора и калия, в зерне органической гречихи. Об этом сообщила Леся Крупак из Белоцерковского национального аграрного университета в своей работе "Экологичность и производительность". Наиболее заметный эффект наблюдался при применении гумата калия. В этом случае содержание калия в зерне увеличивалось на 19-21 процент по сравнению с контрольными участками. Такой результат свидетельствует об улучшении работы тра ...>>

Натрий-ионные накопители энергии Tener от CATL 29.06.2026

Литий-ионные аккумуляторы сейчас доминируют на рынке, но их производство сталкивается с ограничениями ресурсов и экологическими вызовами. Китайская компания CATL, один из мировых лидеров в области аккумуляторных технологий, представила инновационную альтернативу на основе натрия, которая может существенно расширить возможности хранения энергии. На отраслевом мероприятии в Мюнхене CATL продемонстрировала систему накопления энергии Tener нового поколения. Она построена на натрий-ионных аккумуляторах и отличается выдающимися эксплуатационными характеристиками. По заявлению разработчиков, новая технология сочетает высокую долговечность, безопасность и экономичность, что делает ее перспективной для широкого применения в энергетике. Одним из главных преимуществ Tener стала исключительная долговечность: система рассчитана на срок службы до 30 лет и способна выдерживать до 15 000 циклов заряда-разряда. Для сравнения, большинство современных аналогов выдерживают около 10 000 циклов. Даже ...>>

Орибитальное вино с МКС 28.06.2026

Виноделие всегда было тесно связано с землей, климатом и традициями, но современная наука все чаще выводит его на новый уровень - в буквальном смысле за пределы нашей планеты. Исследователи ищут способы адаптировать сельское хозяйство к условиям космоса, чтобы обеспечить будущие миссии продовольствием и изучить влияние экстремальной среды на биологические процессы. Один из таких амбициозных проектов реализуется в США и обещает в перспективе появление первого вина из винограда, побывавшего на орбите. Ученые из Техасского университета A&M отправили на Международную космическую станцию сотни семян винограда. После шести месяцев воздействия космической радиации семена вернутся на Землю, будут высажены и через несколько лет могут дать первый урожай для производства "космического вина". Проект представляет собой уникальное сочетание астронавтики, биологии и виноградарства. Идея эксперимента возникла как дипломная работа двух студентов-старшекурсников кафедры аэрокосмической инженер ...>>

Случайная новость из Архива Робот-хирург 25.12.2010 Британские медики сделали робота для операций на сердце. Робот Амиго, то есть "друг" по-испански, созданный в Лестерском университете, умеет лечить аритмию сердца. Одна из причин этой болезни - неверная работа какого-то участка сердечной мышцы. От аритмии можно избавиться, введя внутрь сердца через артерию катетер, который доходит до поврежденного участка и выжигает его электрическим разрядом. Операция, если ее проводить вручную, занимает несколько часов, причем под источником рентгеновского излучения: ведь врачу нужно видеть, дошел ли катетер до нужного места. Робот помогает делать операцию быстрее, а кроме того, предохраняет врача от облучения. Дело в том, что робот не только перемещает катетер, но и постоянно передает трехмерное изображение сердца на дисплей в соседней комнате, где находится врач. Этого робота ученые изготовили совсем недавно. Поначалу он имел лишь механическую руку с катетером, а теперь к ней добавили систему получения изображения, и с помощью Амиго его создатель доктор Андре Нг уже провел первые операции. Всего же в клинике университета ежегодно выполняют 200 операций по выжиганию таких пороков сердца, как аритмия, поэтому и возникла задача создать механического помощника хирургу.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026