Ученые выяснили, как продлить жизнь литиевых аккумуляторов
После серии опытов учёные из Стэнфордского университета и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики убедились, что деградация литийсодержащих аккумуляторов может быть поправимой, сообщает 3Dnews.
На практике это будет означать, что литиевые батареи получат расширенный срок службы без потери ёмкости, о чём наверняка мечтает каждый владелец электрокара и не только.
Одной из причин потери ёмкости литиевых аккумуляторов является образование островков неактивного лития в батареях. Ионы лития в составе таких скоплений не достигают электродов батареи как во время заряда, так и во время разряда. Тем самым сгустки лития перестают участвовать в процессе работы аккумулятора, и батарея теряет ёмкость, чем дальше, тем больше.
Учёные предположили, что особые режимы зарядных и разрядных токов могут сдвинуть неактивный литий в сторону одного или другого электрода и снова включить его в рабочий процесс аккумулятора. Чтобы убедиться в такой возможности была создана «прозрачная» батарея и тщательно изучена на предмет перемещения и распределения лития в ходе разных режимов заряда и разряда. Слово «прозрачная» не следует понимать буквально. Сегодня достаточно инструментов для изучения внутренней структуры чего-либо, например, с помощью рентгеновских источников излучения.
Наблюдение за структурой литиевой батареи в режиме реального времени показало, что островки неактивного лития всё-таки смещаются то к одному электроду, то к другому в зависимости от того, идёт заряд или разряд, но перемещение это чрезвычайно мало — речь идёт о нанометрах. Подобное не позволяет ожидать восстановления ёмкости аккумулятора при использовании обычных режимов заряда и разряда. Чтобы вернуть в игру неактивный литий, необходимы «шоковые» токовые режимы.
И действительно, резкий и сильный скачок тока в нагрузке сразу после полного заряда аккумулятора возвращал неактивный литий на анод и сохранял ёмкость батареи (дома такое нельзя повторять ни в коем случае). По оценкам исследователей, правильный подбор режимов заряда может на 30 % увеличить срок службы литиевых аккумуляторов. Для этого достаточно доработать зарядные устройства. Сами батареи переделывать не надо.