Исследователи из Национальной ускорительный
лаборатории SLAC министерства энергетики и Стэнфордского университета нашли
способ продлить срок жизни литий-ионных батарей. Их разработка позволит не
только повысить эффективность элементов питания, но и открыть доступ к новым
конструкциям аккумуляторов следующего поколения.
Во время работы аккумулятора в нём со временем
образуются сгустки неактивного лития. Они постепенно снижают ёмкость и уменьшают срок службы накопителя. Учёные нашли способ реактивировать
этот «мёртвый» литий.
Для этого была создана специальная
оптическая тестовая батарея. С её помощью учёные смогли наблюдать в реальном
времени за изолированными сгустками лития во время зарядки устройства.
Оказалось, что считавшиеся неактивными элементы на самом деле всё же приближаются к одному электроду во время зарядки и к
другому — во время разрядки. Однако этот процесс протекал очень медленно.
«Это похоже на очень медленного червя,
который продвигает голову вперёд и втягивает хвост, чтобы двигаться нанометр за
нанометром. В этом случае он перемещается, растворяясь на одном конце и
откладывая материал на другом конце. Если мы сможем поддерживать движение
литиевого червяка, он в итоге коснётся анода (одного из двух электродов)
и восстановит электрическое соединение», — говорит Йи Цуй профессор Стэнфордского университета.
Проведя ряд экспериментов, учёные поняли,
что такой литий можно восстановить с помощью настроек процесса зарядки. При
более высоких токах появляется возможность перемещать отделённый литий к аноду
во время разряда. Для этого в процесс добавили этап быстрой сильноточной
разрядки сразу после зарядки аккумулятора. Это позволило изолированному литию
сдвинуться на необходимое расстояние, чтобы снова соединить его с анодом. Такая
реактивация позволяет значительно продлить срок службы батареи.
Пока исследователи не называют никаких конкретных цифр, но отложение неактивного лития считается одной из основных причин деградации литий-ионных аккумуляторов.
Источник: newatlas.com
