Нов алгоритъм може значително да намали ефекта на стареене от непрекъснатите цикли на презареждане
Една от най-практичните и ефективни технологии за съхранение и доставяне на електрическа енергия са литиево-йонните батерии. Въпреки това, те започнаха да показват своите граници. Учените търсят алтернативни материали и решения за съхранение на енергия. Изследователите смятат, че са открили начин да накарат литиево-йонните батерии да работят по-добре и за продължителни периоди.
Поглед в бъдещето
Екип от европейски изследователи от Helmholtz-Zentrum Berlin (HZB) и Humboldt University в Берлин разработиха алтернативно решение за зареждане. Те смятат да направят литиево-йонните батерии много по-издръжливи, отколкото са сега. Проучването показва, че батериите стават по-устойчиви и запазват по-висок енергиен капацитет след стотици цикли на разреждане-презареждане чрез промяна на начина, по който зарядното устройство доставя ток към електролитните материали.
Какво представляват батериите?
Литиево-йонните батерии са компактни, здрави енергийни контейнери, които са станали повсеместни. Електрическите превозни средства и електронните устройства разчитат на тях, но капацитетът им постепенно намалява, докато електролитите преминават през мембраната, която разделя анода и катода. Най-добрите налични литиево-йонни батерии от търговски клас използват електроди, направени от съединение, известно като NMC532 и графит. Те осигуряват експлоатационен живот до 8 години.
Конвенционалното зареждане използва постоянен ток (CC) на външна електрическа енергия. Проучването анализира какво се случва с пробите от батерии при използване на CC зареждане и открива, че интерфейсът с твърд електролит (SEI) на анода е значително по-дебел. Освен това се откриват повече пукнатини в NMC532 и графитните електродни структури.
Нисък капацитет
По-дебел SEI и повече пукнатини в електродите означават значителна загуба на капацитет за литиево-йонните батерии. Сега изследователите разработват протокол за зареждане, базиран на импулсен ток (PC). След зареждане на батериите с новия компютърен протокол, екипът открива, че интерфейсът SEI е много по-тънък и материалите на електродите са претърпели по-малко структурни промени.
За опита се използват две от водещите в Европа синхротронни съоръжения за ускоряване на частици, „BESSY II“ и „PETRA III“. Благодарение на тях се провеждат експерименти за презареждане с импулсен ток. Изследователите откриват, че компютърното зареждане насърчава хомогенното разпределение на литиевите йони в графита. Това от своя страна намалява механичното напрежение и напукването в графитните частици. Протоколът също така може да потисне структурната деградация в NMC532 катода.
Най-добри резултати
Високочестотното пулсиране с правоъгълен ток дава най-добри резултати. Тестовете показват, че зареждането от компютър може да удвои живота на търговските литиево-йонни батерии с 80% запазване на капацитета.
Импулсното зареждане може да донесе много предимства по отношение на стабилността на електродните материали и интерфейсите и значително да удължи експлоатационния живот на батериите.
