Команда ученых из Мичиганского университета под руководством профессора химического машиностроения Николаса Котова разработала новую систему батарей, которая может служить в качестве структурной опоры для роботов. Элементы питания изготовлены на основе цинка, покрыты кевларом для защиты корпуса от внешнего воздействия и превосходят литий-ионные аккумуляторы в три раза по плотности энергии.

Современные аккумуляторы, используемые в робототехнике, не только подпитывают электронные компоненты, но и нуждаются в дополнительной мощности для выполнения запрограммированных задач, а также в пространстве для установки элементов питания. Однако команда химиков разработала новый подход и смогла избавиться от обоих недостатков. В ходе серии экспериментов ученым удалось освободить 20% пространства внутри робота, которые обычно используются для размещения аккумуляторных блоков, и, как сообщает New Atlas, это только первый шаг на пути к коммерциализации новой технологии.

«По нашим оценкам, роботы могли бы стать в 72 раза мощнее, если их снабдить цинковыми батареями вместо литий-ионных», — объясняет Минцян Ван, один из авторов исследования.

Цинковые аккумуляторы пропускают ионы гидроксида между цинковым электродом и воздушным катодом через мембрану, сделанную из арамидного нановолокна. Этот материал обладает высоким уровнем стрессоустойчивости и зачастую используется военными при изготовлении кевларовых бронежилетов. Полученная технология оказалась значительно прочнее и эффективнее более популярных аналогов, а сами роботы — гибкими с точки зрения сборки, что потенциально расширяет их функционал. Кроме того, подобные аккумуляторы значительно экологичнее литий-ионных в производстве.

«Ни одна структурная батарея, о которой мы слышали, не может сравниться по плотности энергии с современными литиевыми аккумуляторами. Но мы улучшили нашу предыдущую версию конструкционных цинковых батарей по 10 различным параметрам, и некоторые из них теперь в 100 раз лучше, чем у литий-ионных», — заявляет Котов.

Более того, разделительный слой цинковых аккумуляторов настолько прочен, что предотвращает образование дендритов, небольших наростов металла между электродами, которые появляются в процессе зарядки и разрядки. Однако, в этом же месте, проявилась и слабая сторона новой технологии — цинковые батареи постепенно приходят в негодность после 100 циклов зарядки-разрядки, в отличии от литий-ионных, которые способны пережить более 500 циклов.

Сейчас ученые работают над более совершенной версией цинковых аккумуляторов, которые будут способны выдержать большее количество циклов, и готовятся представить первый прототип батареи для коммерческого рынка.