Группа ученых из Хэбэйского университета (Китай) и Городского университета Гонконга под руководством профессоров Нин Чжана и Го Хона опубликовала в журнале Nano-Micro Letters масштабный обзор по гидрогелевым электролитам для цинк-ионных аккумуляторов. Эти аккумуляторы — перспективная замена литиевым: они безопаснее, дешевле и могут гнуться, растягиваться и работать даже в экстремальных условиях — от арктического холода до пустынной жары.

Гидрогелевый электролит — это желеобразный материал на основе воды и полимеров, который проводит ионы цинка в аккумуляторе. Похож на плотное желе: не течет, но пропускает через себя заряженные частицы.

Почему это важно

Гидрогели — не просто желеобразная субстанция. Они:

• Не горят, в отличие от традиционных электролитов.
• Выдерживают перепады температур от -70°C до +100°C.
• Самовосстанавливаются при повреждениях и не боятся воды.

Как это работает

Ученые разделили гидрогели на две группы:

1. Природные  (например, на основе желатина) — дешевые и экологичные, но не очень прочные.
2. Синтетические  (например, полиакриламид) — гибкие, как резина, и могут «заживлять» порезы.

Чтобы улучшить свойства гидрогелей, в них добавляют:

• Антифризы (например, полиолы) — для работы на морозе.
• Огнеупорные компоненты — чтобы исключить возгорание.
• Многослойные структуры — для устойчивости к деформациям.

Где это пригодится

• В гибкой электронике: умных часах, которые не сломаются при падении.
• В электромобилях для холодных регионов.
• В медицинских датчиках, которые носят на коже.

Пока технология не идеальна: нужно дорабатывать состав гидрогелей и улучшать их контакт с электродами. Но потенциал огромен — такие аккумуляторы могут изменить рынок энергохранилищ.

Гидрогелевые электролиты решают три ключевые проблемы цинк-ионных аккумуляторов:

• Безопасность — отсутствие риска взрыва или пожара критично для носимой электроники и транспорта.
• Адаптивность — работа при -70°C позволит использовать их в Арктике или космосе.
• Долговечность — самовосстановление увеличит срок службы устройств в 2–3 раза.

Реальный прорыв — возможность создавать тонкие, как бумага, батареи для «умной» одежды или медицинских пластырей с непрерывным мониторингом здоровья.

Авторы обзора не уделили внимания главному «узкому месту» технологии: низкой энергоемкости гидрогелевых электролитов по сравнению с жидкими аналогами. Например, для электромобилей такие аккумуляторы пока непригодны — они увеличат вес батареи на 20–30%.

Ранее ученые разработали безопасные и стабильные батареи на основе цинка.