Ученые разработали воздушно-цинковый аккумулятор, частично изготовленный из кевлара, который обладает достаточной прочностью, чтобы выдерживать структурные нагрузки.
Аккумуляторы необходимы для обеспечения робототехники электроэнергией, но при этом на нах обычно приходится не менее 20% внутреннего пространства и массы машины, на перемещение которой также расходуется энергия. Однако исследователи из Мичиганского университета предложила решение, позволяющее использовать элемент в качестве несущей части устройства.
Для этого команда покрыла электроды воздушно-цинкового аккумулятора нановолоконной мембраной из кевлара в полимерном геле на водной основе, помогающем переносить ионы гидроксида между электродами. Помимо повышения механической прочности, покрытие из наноструктурных волокон также предотвращает рост дендритов – вредных металлических образований, приводящих к порче батареи.
По словам разработчиков, благодаря другим усовершенствованиям плотность энергии в их аккумуляторе втрое выше, чем у обычного литий-ионного накопителя. Расчеты ученых также показали, что если из такого воздушно-цинкового аккумулятора изготовить корпус робота, то он обеспечил бы в 72 раза больше энергии на единицу общей массы, чем одна литий-ионная батарея.
Однако основным недостатком цинковых аккумуляторов до сих пор остается продолжительность их службы, поскольку эффективность накопления начинает снижаться уже после 100 рабочих циклов.
Ученые не сообщили максимальную энергоемкость прототипа, но сказали, что ведут переговоры о коммерциализации разработки и надеются вывести новую систему на рынок в ближайшие 3-5 лет.
Ранее мы также сообщали о разработке высокомощных калиевых аккумуляторов, заряжающихся за 10 секунд.
текст: Илья Бауэр, фото и видео: University of Michigan
