Depositphotos
Дослідники з Кембридзького університету виявили, що постійний тиск в акумуляторах для електрокарів здатен подвоїти термін їхньої роботи.
Це дуже обнадійлива заява, оскільки навіть невеликі зміни у розробці акумуляторів здатні збільшити термін служби на 5-10%. Значне подовження терміну роботи не тільки скоротить кількість відпрацьованих батарей, а й зменшить тиск на екологію, пов’язаний з видобутком нікелю та кобальту.
Однак тиск має бути точно виміряним, оскільки надто високі та надто низькі значення можуть просто вивести акумулятор з ладу. Дослідники створили спеціальний пристрій для підтримки тиску в акумуляторі на необхідному рівні без необхідності використання хімреагентів.
Найпростіша конструкція Li-ion акумулятора передбачає анод, катод та електроліт між ними. Під час кожного циклу заряджання-розряджання іони літію рухаються від анода до катода та назад. Це призводить до того, що батарея фізично розширюється та стискається, немов дихає.
Як пояснює один з керівників дослідження професор Майкл Де Волдер, акумуляторам зазвичай не дуже подобається такий цикл. У рамках дослідження Де Волдер та його колеги створили пристрій, який стискає пакетний осередок за допомогою пневматичних сильфонів — невеликих подушок з повітрям, які діють як саморегульований затискач. Сильфони підтримують постійний тиск, а датчик відстежує найменші зміни у місткості в процесі заряджання та розряджання.
“Ми просто придбали комерційні акумулятори й протестували їхній термін служби за різного тиску. Нам не довелось нічого змінювати у складі електроліту або електродів”, — додає Де Волдер.
Залежність неоднорідності літію від тиску та структурна еволюція в графітових анодах, що працюють у циклічному режимі / Nature Energy
Дослідники встановили, що створюваний тиск має бути близько 12,5 бар, що приблизно у 4 рази вище за стандартний тиск у батарейках-таблетках. За межами цієї зони батареї виходять з ладу швидше. Занадто високий тиск призводить до утворення літієвого нальоту на аноді. Занадто низький тиск може викликати розстріскування катода.
“Ми виявили, що якщо підтримувати відносно постійний тиск протягом кожного циклу заряджання та розряджання, це значно подовжує загальний термін служби акумулятора. Якщо тиснути надто сильно, анод працюватиме нестабільно. За недостатнього тиску, починає деградувати катод. Наші дослідження визначили оптимальний тиск для батарей”, — підкреслює Де Волдер”.
Хоча дослідження все ще перебувають на ранній стадії, вони можуть мати довгострокові наслідки, особливо для вживаних акумуляторів для електрокарів. Технологія була протестована в лабораторних умовах, однак для комерційного використання її необхідно масштабувати.
Хочеш знати більше, ніж ChatGPT 5? Підписуйся на ITC.ua у TelegramПІДПИСАТИСЯ
СпецпроєктиДистанційне обслуговування: новий рівень банківських послуг для постійних мандрівниківВід невеликого стартапу до глобального гравця. Як WhiteBIT будує фінтех-бізнес з українським корінням
Результати дослідження опубліковані в журналі Nature Energy
