Основная идея этой новинки заключается накоплении и хранении электрической энергии в различных элементах конструкции. Например, это может быть крыло летательного аппарата или бампер автомобиля. В процессе исследований ученые пришли к выводу, что аккумуляторная батарея смартфона и человеческого колена имеют весьма схожие потребности. Это наблюдение подтолкнуло их к созданию прототипа легкого и безопасного аккумулятора с твёрдым хрящеобразным электролитом. Устройство получилось структурированным и долговечным.
Сообщается, что прототип аккумулятора в качестве коллагена использует арамидные нановолокна. Этот материал применяется при создании бронежилетов. В качестве аналогов мягких хрящевых компонентов выступают соль цинка и полиэтилена оксид. Чтобы аккумуляторная батарея могла полноценно функционировать, разработчики совместили электроды из цинка с оксидом марганца. Подобный состав характерен для стандартных щелочных аккумуляторов. Разница заключается в том, что здесь роль сепаратора и электролита выполняет хрящеобразная мембрана.
В результате проведенных испытаний ученым удалось добиться стабильной работы аккумулятора даже при удалении его отдельных частей и проколов насквозь. Разработчики объясняют это твердой структурой электролита, в котором ионы могут свободно передвигаться между электродами.
Кроме того, твердый электролит препятствует образованию дендритов. Это своеобразные наросты из металла, которые проходят сквозь сепаратор и вызывают замыкание разноименных электронов. В случаи с цинком это может привести к возгоранию аккумулятора.
При установке на летательных аппаратах новые цинковые аккумуляторы с твердым электролитом позволили увеличить продолжительность полета от 5 до 25%. Конечный результат зависит от размеров аккумуляторного элемента, погодных условий и веса беспилотного летательного аппарата.
Как говорят специалисты, на этом этапе развития новые аккумуляторы могут быть использованы в качестве вторичных источников энергии. Пока ещё они уступают по времени заряда и разряда, если сравнивать с литиевыми аналогами. В настоящее время специалисты приступили к разработке нового электрода для этих аккумуляторов, который бы позволил ускорить процессы заряда и разряда, а также увеличить срок эксплуатации батареи. Созданный прототип может эффективно функционировать примерно 100 циклов заряда-разряда при емкости 90%.
Ученые в США разработали структурный аккумулятор