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:

Ферроэлектрики научились выдерживать более 10 миллиардов циклов перезаписи 11.10.2026

Энергонезависимая память должна не только быстро записывать и сохранять информацию без постоянного питания, но и выдерживать огромное количество циклов перезаписи. Одним из перспективных вариантов такой технологии считаются ферроэлектрические материалы, однако их практическое применение долгое время ограничивалось сравнительно быстрым разрушением. Исследователям удалось установить механизм этого процесса на атомном уровне и предложить способ, который значительно увеличивает срок службы таких материалов. Работу выполнила группа ученых из Университета электронной науки и техники Сианя (Xidian University) совместно с коллегами из Гонконгского университета и Фуданского университета. Особый интерес специалистов вызвали ферроэлектрики со структурой вюрцита, в частности нитрид алюминия-скандия (AlScN). Эти материалы способны сохранять информацию благодаря изменению направления электрической поляризации на атомном уровне и хорошо совместимы с современными технологиями производства микросхем ...>>

Электромобиль VENTRA с системой очистки воздуха 11.10.2026

Даже автомобили без двигателя внутреннего сгорания не являются полностью безвредными для окружающей среды. При движении любой автомобиль изнашивает шины и тормозные элементы, в результате чего в воздух и на дорожное покрытие попадают мельчайшие частицы. Студенты Эйндховенского технологического университета решили обратить внимание именно на этот мало заметный источник загрязнения и создали концептуальный электромобиль VENTRA, способный собирать часть таких загрязняющих веществ непосредственно во время движения. Проект разработала команда TU/ecomotive, которая оснастила VENTRA специальной системой улавливания частиц, образующихся при износе шин и торможении. Авторы концепта считают, что переход на электрическую тягу сам по себе не решает проблему автомобильных выбросов. Более тяжелые электромобили дополнительно нагружают шины, а их электродвигатели способны обеспечивать очень быстрое ускорение, что также может способствовать повышенному износу резины. Собранные около колес частицы си ...>>

Лазерное переключение магнитов 10.10.2026

Технологии хранения данных постоянно стремятся уменьшить размеры элементов памяти и одновременно увеличить скорость записи информации. Один из возможных путей связан с использованием света, который способен переносить энергию с огромной скоростью и воздействовать на очень небольшие области материала. Инженеры Университета Калифорнии в Сан-Диего (UC San Diego) продемонстрировали необычный способ управления магнитным состоянием вещества, при котором внешнее магнитное поле вообще не требуется. В обычных жестких дисках информация записывается в виде последовательности крошечных магнитных областей, соответствующих значениям 1 и 0. Для изменения их состояния обычно необходимо внешнее магнитное поле, однако такой способ требует значительных энергетических затрат и ограничивает скорость записи. Исследователи UC San Diego предложили альтернативу - так называемое оптическое переключение, при котором магнитное состояние изменяется под воздействием лазерного излучения. По оценкам специалистов, ...>>

Наушники Neurable One с мониторингом концентрации и усталости мозга 10.10.2026

Современные наушники постепенно превращаются из обычного аудиоустройства в персональный электронный помощник. Они уже умеют подавлять окружающий шум, анализировать качество звука и отслеживать некоторые параметры физического состояния человека. Американская компания Neurable пошла еще дальше и предложила использовать наушники для оценки активности мозга, чтобы определить, насколько человек сосредоточен, испытывает умственное напряжение или начинает уставать. Новая модель получила название Neurable One и оснащена 12 датчиками, способными регистрировать электрическую активность мозга. В основе технологии лежит электроэнцефалография, или EEG, применяемая для фиксации электрических сигналов, возникающих при работе нервной системы. Датчики размещены во внутренних накладках наушников и начинают получать информацию сразу после того, как пользователь надевает устройство. Затем специальное приложение анализирует полученные данные и оценивает текущее состояние человека. Разработчики предус ...>>

Климатический кризис меняет питание детей и влияет на их здоровье 09.10.2026

Когда говорят о влиянии климатических изменений на здоровье человека, чаще всего вспоминают экстремальную жару, наводнения, засухи или лесные пожары. Однако последствия глобального потепления могут проявляться гораздо менее заметно. Один из таких механизмов связан с продовольствием: изменения климата способны влиять на урожайность, стоимость продуктов и их доступность, а через это - на качество питания детей. Особое значение эта проблема приобретает в первые годы жизни. Дети в возрасте до пяти лет особенно чувствительны к недостатку необходимых питательных веществ, поскольку именно в этот период питание и окружающая среда тесно связаны с ростом организма, развитием и формированием иммунной системы. Если полноценная пища становится менее доступной, последствия могут проявляться не сразу, но отражаться на здоровье ребенка в дальнейшем. Бразильские исследователи попытались определить, где подобные проблемы могут пересекаться с климатическими факторами. Для этого специалисты разработ ...>>

Случайная новость из Архива Вещи дарят радость 14.01.2016 Подарок необязательно должен быть какой-то вещью - подарить можно и приглашение на концерт, и поездку куда-нибудь, и ужин при свечах, наконец. На первый взгляд, кажется, что подарок-событие лучше, чем подарок-предмет. С этим, однако, не совсем согласны психологи из Университета Британской Колумбии. Аарон Вейдман (Aaron Weidman) и Элизабет Данн (Elizabeth Dunn) провели масштабный опрос среди тех, кто получил к Рождеству нечто материальное, от одежды до кофе-машины, и тех, у которых с праздником было связано некое особое радостное событие (поход на хоккейный матч, катание на лыжах и т. д.). В течение нескольких недель участники исследования отмечали, как часто они испытывали счастье от полученной вещи или от события. Исследователи отмечают, что, если говорить именно о счастье, то вещи дарили его довольно долго, спустя дни и недели после их получения. С другой стороны, счастье по "нематериальному" поводу могло быть намного более интенсивным, однако быстро затухало, и спустя несколько недель уже нельзя было говорить о непосредственном счастье, но только о воспоминаниях о нем. Здесь кое-кто может возразить, что в счастье как раз входят и воспоминания, и предвкушения с ожиданиями, и момент неожиданности и много чего еще. Однако в данном случае цель была сосредоточиться именно на том чувстве, что мы переживаем "здесь и сейчас". И тогда - действительно, кто бы спорил - вещи становятся более надежными источниками счастья: ведь они в своей материальности остаются с нами порой дольше, чем самые яркие воспоминания. Так что относится к "вещным" подаркам с пренебрежением определенно не стоит.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026