Жидкая батарея может принимать любые формы

По прогнозам, в течение следующего десятилетия к интернету будет подключено более 1 трлн устройств. Помимо привычных смартфонов, умных часов и компьютеров, это будут медицинские гаджеты нового поколения: инсулиновые помпы, кардиостимуляторы, слуховые аппараты и различные датчики мониторинга здоровья.

В перспективе к ним добавятся мягкая робототехника, электронный текстиль и даже нейроимпланты с сетевым подключением.

Для комфортного использования такого количества устройств потребуется принципиально новый подход к созданию источников питания. Современные аккумуляторы жесткие и объемные. Если сделать их мягкими и гибкими, это позволит адаптировать форму устройств под анатомию пользователя и встраивать элементы питания прямо в конструкцию гаджетов.

До сих пор создание гибких аккумуляторов сводилось к механическим ухищрениям — растяжимым композитам или подвижным соединениям. Но ключевая проблема оставалась: увеличение ёмкости требует больше активного материала, что приводит к утолщению электродов и неизбежно повышает жесткость конструкции.

Эксперименты с жидкостными электродами, в частности с использованием жидких металлов вроде галлия, не увенчались успехом. Хотя такой материал мог функционировать в качестве анода, он был склонен к затвердеванию в процессе заряда-разряда, что нивелировало его текучесть. Кроме того, многие растягивающиеся батареи использовали редкие материалы, добыча и обработка которых пагубно влияет на окружающую среду.

Теперь исследователи разработали мягкий и пластичный аккумулятор на основе проводящего пластика (сопряженных полимеров) и лигнина, побочного продукта производства бумаги. Ключевым новшеством стал перевод электродов из твердой в жидкую форму. Аккумулятор можно перезаряжать и разряжать более 500 раз, и он сохранит свою производительность. Его также можно растянуть вдвое без потери эффективности.

Прототип демонстрирует стабильную работу при 0,9 В, но ученые признают, что для реального применения этого недостаточно. Основное направление дальнейших исследований — модификация химического состава с применением доступных металлов вроде цинка и марганца для повышения напряжения.