В Китае создали аккумулятор будущего: работает дольше и мощнее всех известных

Китайские физики представили инновационную разработку — твердотельный аккумулятор нового поколения, в котором ионы йода используются для передачи заряда. Эта технология способна не только повысить энергоэффективность устройств, но и сделать батареи безопаснее и долговечнее. По словам авторов исследования из Института физики Китайской академии наук, энергоёмкость таких аккумуляторов может превышать 500 Вт·ч/кг, что вдвое больше, чем у современных литийионных источников питания.

Почему нужны новые батареи

Современные литийионные аккумуляторы, применяемые в смартфонах, электромобилях и бытовой электронике, работают за счёт переноса ионов через жидкий электролит. Однако именно жидкая среда остаётся слабым местом технологии: она повышает риск возгорания, ограничивает плотность энергии и снижает срок службы батарей.

Учёные во всём мире ищут способы заменить жидкий электролит твёрдым — стабильным, негорючим и более эффективным материалом. Проблема в том, что большинство твёрдых электролитов плохо проводят ионы, а значит, не способны обеспечить быструю зарядку.

Китайские исследователи предложили решение, которое, по их словам, меняет правила игры.

Как работает "йодная" батарея

В новом аккумуляторе в качестве проводника ионов используется твердый электролит с добавлением ионов йода. Эти частицы ускоряют движение заряда между катодом и анодом, уменьшая внутреннее сопротивление и повышая стабильность структуры.

"Введение ионов йода позволяет значительно улучшить ионную проводимость и обеспечить плотность энергии более 500 Вт·ч/кг", — пояснил один из авторов работы, профессор Хуан Сюэцзе из Института физики Китайской академии наук.

Испытания показали, что прототип сохраняет стабильность даже после сотен циклов заряд-разряд, демонстрируя минимальную потерю ёмкости. Это значит, что такие батареи смогут прослужить как минимум в два раза дольше, чем обычные литийионные.

Преимущества твердотельной технологии

1. Безопасность. Отсутствие жидкого электролита исключает риск утечек и возгораний.

2. Долговечность. Стабильная структура защищает элементы от деградации.

3. Высокая плотность энергии. Позволяет увеличить автономность смартфонов и электромобилей.

4. Быстрая зарядка. Улучшенная проводимость ионов сокращает время зарядки без перегрева.

По мнению исследователей, йодные твердотельные батареи могут стать новым стандартом для портативной электроники, а в перспективе — и для электромобилей.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

1. Ошибка: пытаться увеличивать ёмкость литийионных батарей за счёт более плотных электродов.
   Последствие: рост температуры и риск взрыва.
   Альтернатива: переход на твердотельные системы с безопасными электролитами.

2. Ошибка: использовать жидкие электролиты при высоких токах.
   Последствие: деградация материала и сокращение срока службы.
   Альтернатива: замена на йодсодержащие твёрдые проводники, устойчивые к нагрузке.

3. Ошибка: игнорировать возможность комбинирования материалов.
   Последствие: потеря потенциала гибридных решений.
   Альтернатива: создавать гибридные аккумуляторы, объединяющие стабильность твёрдой фазы и эффективность жидких компонентов.

А что если применить технологию в транспорте?

При энергоёмкости 500 Вт·ч/кг электромобили смогут проезжать до 1000 км на одной зарядке, а дроны — работать по несколько часов без подзарядки. Технология также открывает возможности для портативных источников энергии, медицинских имплантов и автономных роботов, где важна компактность и надёжность.

Однако до массового производства ещё далеко — требуется оптимизировать стоимость материалов и масштабировать технологию.

Плюсы и минусы новой разработки

Мифы и правда

Миф 1. Твердотельные батареи уже массово производятся.
Правда: технология пока находится на стадии прототипов и лабораторных испытаний.

Миф 2. Йод делает аккумуляторы токсичными.
Правда: в твёрдом электролите он связан химически и не представляет опасности.

Миф 3. Твердотельные батареи не выдерживают мороза.
Правда: йодные электролиты сохраняют стабильную проводимость при низких температурах.

Три интересных факта

1. В лабораторных тестах новый аккумулятор сохранял более 90% ёмкости после 500 циклов зарядки.

2. Разработка основана на кристаллической решётке, подобной структурам, применяемым в ядерной энергетике.

3. Китай уже запатентовал технологию, а несколько компаний заявили о намерении начать промышленное тестирование в 2026 году.

Исторический контекст

1. Первые литийионные батареи появились в 1991 году и до сих пор остаются основным типом источников питания.

2. В 2010-х годах начались активные исследования твёрдых электролитов, но их проводимость оставалась недостаточной.

3. Китайские эксперименты с ионами йода стали первым успешным примером, когда твердотельный аккумулятор сочетает высокую ёмкость и стабильность.