Секрет инновации ученых из Южно-Китайского технологического университета кроется в уникальной двухкомпонентной архитектуре геля. В его основе — прочная сеть из микрокристаллической целлюлозы, соединенная бораксом. Ее усиливают ультратонкие, толщиной 3 нм, нановолокна, полученные из бамбука. Эти волокна выполняют две функции: микроскопической арматуры, придающей гелю невероятную прочность, и скоростной магистрали для ионов цинка.

Благодаря такой структуре ионы цинка движутся почти вдвое быстрее, чем в стандартных материалах, сообщает IE. Это не только повышает мощность, но и обеспечивает равномерное осаждение металла, предотвращая рост опасных дендритов.

Результаты испытаний прототипа водной батареи показали, что она сохраняет стабильную работу на протяжении 1100 часов, в то время как с обычными сепараторами — всего 120 часов.

Этот прорыв открывает путь к новому поколению безопасных батарей. Гибкие аккумуляторные ячейки на основе геля отлично выдерживают изгиб, что делает их идеальными для носимой электроники. Использованные материалы — целлюлоза, бамбук, боракс — низкая, стоимость изготовления 1 см² биогеля составляет всего 8% от цены коммерческого сепаратора. А после окончания срока службы мембрану не нужно отправлять на утилизацию — за четыре часа она полностью разлагается в растворе фермента целлюлазы.

Более того, принцип, лежащий в основе разработки, может быть адаптирован для натриевых или алюминиевых батарей, предлагая устойчивую основу для экологичного будущего энергетики.

Аккумуляторные водные цинк-ионные батареи (RAZB) — более безопасная альтернатива литий-ионым, однако и они подвержены разрушительному воздействию дендритов и реакциям выделения водорода, которые снижают производительность батареи. Свое решение этой проблемы предложили австралийские ученые — они смогли полностью нейтрализовать появление дендритов и довели плотность энергии в такой батарее до 75 Вт*ч/кг.