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:

Звуки капель ускоряют прорастание на 30% 20.05.2026

Растения обладают удивительной чувствительностью к окружающему миру, и новые исследования показывают, что они способны воспринимать даже звуки. Ученые обнаружили, что семена риса ускоряют свое прорастание, реагируя на шум дождя. Этот механизм помогает растениям лучше приспосабливаться к изменяющимся условиям окружающей среды и может играть важную роль в их выживании. В ходе экспериментов исследователи записывали звуки дождя разной интенсивности. Оказалось, что падение капель создает значительное звуковое давление - сравнимое с тем, которое фиксируют на небольшом расстоянии от двигателей реактивных самолетов. Хотя такие звуки находятся за пределами человеческого слуха и плохо передаются из воды в воздух, они вполне способны влиять на семена, находящиеся под тонким слоем воды или почвы. Ученые провели серию опытов с посевным рисом, который традиционно высевают в увлажненную почву или под слой воды. Семена помещали в лужи глубиной 2,5-3 сантиметра и воспроизводили звуки дождя. Небол ...>>

Volkswagen ID. Polo GTI 20.05.2026

Volkswagen продолжает развивать легендарную линейку GTI, перенося ее дух в эпоху электромобилей. Компания официально представила ID. Polo GTI - первый полностью электрический "горячий" хэтчбек, который сочетает в себе современные технологии и фирменный драйверский характер моделей GTI, история которых началась еще в 1976 году с первого Golf GTI. Премьера новинки прошла во время знаменитой 24-часовой гонки на Нюрбургринге. Электромотор на передней оси развивает 222 л.с. (166 кВт) и выдает 290 Нм крутящего момента. Разгон с 0 до 100 км/ч занимает 6,8 секунды. Хотя динамика не претендует на звание рекордной в классе, Volkswagen сделал акцент на точной управляемости и узнаваемом "GTI-настроении". Для этого автомобиль оснастили блокировкой переднего дифференциала, адаптивной спортивной подвеской DCC и прогрессивным рулевым управлением. ID. Polo GTI использует ту же батарею емкостью 52 кВтч с химией NMC, что и обычная версия модели. Запас хода по циклу WLTP достигает 424 км. Поддержива ...>>

Коты охотнее разговаривают с мужчинами 19.05.2026

Домашние кошки всегда считались довольно сдержанными и избирательными в проявлении эмоций. Однако новое исследование показало, что наши пушистые питомцы гораздо активнее используют голос при общении с мужчинами, чем с женщинами. Это открытие помогает глубже понять особенности кошачьего поведения и природу их отношений с человеком. Ученые из Университета Анкары проанализировали реакцию 31 домашнего кота. Владельцы записывали на видео поведение животных в первые минуты после возвращения домой, стараясь вести себя максимально естественно. Результаты оказались весьма примечательными: в среднем за первые 100 секунд после прихода мужчины коты издавали 4,3 различных вокализации - мяуканье, мурлыканье или характерные "чириканья". При появлении женщины этот показатель составил всего 1,8. Исследователи изучили 22 разных типа поведения кошек, включая трение о ноги, зевки и реакцию на еду. Единственным значимым различием между мужчинами и женщинами оказалась именно частота вокализаций. Возра ...>>

Умная сушилка Xiaomi Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 19.05.2026

Компания Xiaomi представила новую модель Mijia Smart Clothes Drying Machine 3 - инновационный многофункциональный комплекс, который кардинально меняет представление о сушке одежды и организации балконного пространства. Главное преимущество новинки заключается в гибкой системе организации. Устройство оснащено четырьмя независимыми зонами, благодаря чему одновременно можно сушить совершенно разные типы вещей - от легкого белья и носков до объемных одеял и верхней одежды. Для этого предусмотрено 38 открытых крючков, 32 вращающихся зажима, 20 выдвижных стержней и две специальные сетки, что позволяет оптимально использовать каждый сантиметр пространства. Еще одна яркая особенность - встроенное интеллектуальное освещение. 42-дюймовый световой модуль мощностью 36 Вт и световым потоком 3000 люмен способен полностью заменить потолочную люстру на балконе. Пользователи могут регулировать цветовую температуру в диапазоне от 3000 до 5700 K, создавая комфортную атмосферу для разных сценариев - ...>>

Сильнее всего мы злимся на самых близких 18.05.2026

Многие замечали одну и ту же странную закономерность: на работе или в общении с посторонними людьми мы способны сдерживать раздражение даже в сложных ситуациях, а дома можем вспыхнуть из-за сущей мелочи. Этот парадокс хорошо известен психологам и имеет глубокие нейробиологические причины. Оказывается, дело не в "плохом характере", а в особенностях работы нашего мозга и нервной системы. Когда мы находимся среди малознакомых людей, префронтальная кора головного мозга активно контролирует эмоции. Она выступает в роли внутреннего цензора, подавляя агрессию и помогая выбирать социально приемлемые реакции. Дома же мозг воспринимает окружение как максимально безопасное и предсказуемое, поэтому уровень контроля заметно снижается. В результате накопленные эмоции выходят наружу гораздо ярче и сильнее. Кроме того, мозг формирует особый "эмоциональный архив" именно на близких людей. Даже незначительные обиды и раздражения, которые мы переживаем годами, откладываются в памяти. При новом конфл ...>>

Случайная новость из Архива Материал в 10 раз прочнее стали 14.01.2017 Группа ученых из Массачусетского технологического института создала легкий и прочный материал из графеновых чешуек. Как известно, графен считается самым прочным на сегодняшний день материалом, однако превратить его в трехмерную форму считалась сложной задачей. Плотность нового материала в 20 раз меньше плотности стали, при этом он оказался прочнее стали в 10 раз. Для получения материала специалисты сдавили небольшие "чешуйки" графена при высокой температуре. По словам ученых, получившаяся трехмерная структура чем-то напоминает некоторые кораллы. Создать материал высокой прочности удалось благодаря определенному расположению "чешуек" в пространстве. Особой конфигурации удалось добиться при помощи высокоточного 3D принтера. Кроме того, новое исследование, проведенное специалистами из Массачусетского технологического института, опровергло выдвинутое другими группами ученых предположение, согласно которому существует возможность создания из графена твердых трехмерных объектов, более легких, чем воздух. Предполагалось, что такие материалы могут быть использованы в качестве замены гелия в шарах. По словам исследователей из Массачусетса, при такой низкой плотности материал просто не выдержал бы давления окружающего воздуха и разрушился бы.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026