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:

Токсичность интернета преувеличена 07.01.2026

Социальные сети нередко воспринимаются как арена постоянной агрессии, оскорблений и распространения фейковой информации. Новое исследование Стэнфордского университета показывает, что реальность значительно отличается от популярного представления: интернет гораздо менее токсичен, чем многие пользователи считают. Ученые опросили более тысячи американцев, попросив их оценить долю пользователей соцсетей, которые ведут себя агрессивно или распространяют ненависть. Оказалось, что впечатления людей сильно преувеличивают масштабы проблемы. Например, респонденты считали, что почти половина пользователей Reddit хотя бы раз оставляла оскорбительные комментарии, тогда как фактические данные платформы показывают, что таких людей не более 3%. Аналогичная ситуация наблюдается с дезинформацией. Опрос показал, что большинство участников считали почти половину аудитории Facebook распространителями фейковых новостей, однако статистика говорит об обратном: фактическая доля таких пользователей состав ...>>

Процессоры Ryzen AI 400 07.01.2026

Современные вычисления все больше ориентируются на интеграцию искусственного интеллекта и высокую производительность в компактных устройствах, таких как ноутбуки и мини-ПК. Новая линейка процессоров AMD Ryzen AI 400 демонстрирует, как разработчики объединяют мощные центральные ядра, графику и нейросетевые ускорители в одном чипе, чтобы удовлетворять растущие потребности пользователей в играх, контенте и ИИ-приложениях. AMD представила процессоры серии Gorgon Point, которые включают до 12 ядер Zen 5 и до 24 потоков вычислений. Чипы поддерживают интегрированную графику RDNA 3.5, обеспечивают максимальную тактовую частоту до 5,2 ГГц и имеют энергопотребление от 15 Вт до 54 Вт. Особое внимание уделено NPU, способному обрабатывать до 60 триллионов операций в секунду (TOPS), что делает эти процессоры эффективными для задач с искусственным интеллектом. Конструкция Ryzen AI 400 сочетает ядра Zen 5 и Zen 5c, обеспечивая высокую гибкость и производительность. Несмотря на то, что архитектур ...>>

Женщины лучше распознают признаки болезни по лицу 06.01.2026

Способность распознавать, что кто-то нездоров, часто проявляется интуитивно: бледная кожа, опущенные веки, уставшее выражение лица могут сигнализировать о недомогании. Новое исследование международной группы ученых показало, что женщины в среднем точнее мужчин улавливают такие тонкие невербальные признаки болезни, что может иметь эволюционные и социальные объяснения. В отличие от предыдущих работ, где использовались отредактированные фотографии или имитация больных лиц, ученые решили проверить, насколько люди способны распознавать естественные признаки недомогания. Такой подход позволил оценить реальную чувствительность к изменениям в лицах, возникающим при болезни. В исследовании приняли участие 280 студентов, поровну мужчин и женщин. Участникам предложили оценить 24 фотографии, на которых изображены люди как в здоровом состоянии, так и во время болезни. Это дало возможность сравнить восприятие естественных признаков недомогания в реальных лицах. Для анализа состояния каждого ...>>

Робот LG CLOiD 06.01.2026

LG представила своего нового работа CLOiD. Его возможности выходят за рамки простого выполнения команд - он способен адаптироваться к образу жизни владельца и управлять подключенными бытовыми приборами. LG CLOiD объединяет два ключевых направления корейской компании: платформу роботизированной помощи LG Q9 и экосистему умного дома LG ThinQ. На демонстрации робот показал, что умеет готовить завтрак: доставать молоко из холодильника, помещать круассан в духовку и выполнять другие кулинарные задачи. Кроме того, CLOiD может самостоятельно запускать стирку, после сушки складывать одежду и раскладывать ее по шкафу. Таким образом, робот подстраивается под повседневные привычки хозяев и может управлять всеми совместимыми устройствами, подключенными к сети. Конструкция LG CLOiD специально адаптирована для работы в жилых помещениях. Основной блок робота соединен с телом, оснащенным двумя шарнирными руками-манипуляторами, а базируется он на колесной платформе с функцией автономной навигации ...>>

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, чтоб ...>>

Случайная новость из Архива Научное объяснение эффекта плацебо 30.07.2024 Эффект плацебо - явление, при котором состояние пациента улучшается при приеме "пустышки" под видом лекарства. Недавно американские нейробиологи сделали важное открытие, выявив ключевой нейронный путь, объясняющий этот феномен. Обнаружение данного пути не только углубляет наше понимание механизмов боли, но и открывает новые горизонты для создания инновационных обезболивающих средств. Углубленное понимание эффекта плацебо не только раскрывает удивительные возможности человеческого мозга, но и открывает путь к созданию новых терапевтических подходов, способных значительно улучшить качество жизни пациентов. Исследователи идентифицировали нейронный путь, связывающий поясную кору передней части мозга с мозжечком через область моста ствола мозга. Этот путь активируется, когда организм ожидает обезболивания, даже если фактически не применяется никакого лекарственного препарата. Анализ на мышах показал, что определенные нейроны и синапсы вдоль этого пути включаются в работу при ожидании облегчения боли, что в итоге приводит к реальному снижению болевых ощущений. В ходе экспериментов ученые сосредоточили внимание на передней поясной коре, которую ранее уже связывали с эффектом плацебо при изучении боли. Для разгадки механизма эффекта плацебо использовался комплексный подход, включающий генетическую маркировку нейронов, визуализацию кальция в нейронах, секвенирование РНК отдельных клеток, электрофизиологические записи и оптогенетику. Результаты показали, что при введении плацебо вместо реального обезболивающего, нейроны передней поясной коры передавали сигнал в ядро моста. Это открытие было особенно важным, так как ранее эту область мозга не связывали с процессами контроля боли или ее облегчения. Продвигаясь по нейронному пути, ученые обнаружили, что крупные, ветвистые клетки Пуркинье в мозжечке воспроизводят активность, наблюдаемую в нейронах передней поясной коры. Это подтвердило ключевую роль мозжечка в передаче и модуляции болевых сигналов. Открытие нейронного пути, ответственного за эффект плацебо, имеет большое значение для медицины. Исследователи полагают, что результаты их работы можно использовать для разработки новых обезболивающих препаратов и методов лечения. Эти средства будут воздействовать на найденный нейронный путь, стимулируя мозг самостоятельно активировать обезболивающий эффект, что может существенно повысить эффективность и безопасность лечения боли.

Смотрите полный Архив новостей науки и техники, новинок электроники

www.diagram.com.ua
2000-2026