Ученые нашли способ "воскресить" стареющие батареи и увеличить их срок службы в 2 раза

Об этом сообщает издание interestingengineering.com.

Поскольку литий-ионные батареи являются дорогим решением для хранения энергии, ученые заинтересованы в увеличении их срока службы и обеспечении более высокой окупаемости инвестиций.

Исследователи обнаружили отрицательное тепловое расширение (NTE) в оксидных катодных материалах, богатых литием. При нагревании до 150–250 °C эти материалы демонстрировали сжатие, что является неожиданным поведением, учитывая то, что мы знаем из законов термодинамики. Ученые приписали это поведение термически обусловленным переходам беспорядок-порядок. Однако вместо того, чтобы рассматривать это как дефект, они превратили его в настраиваемый параметр, предоставляя больше информации о взаимосвязи между активностью кислорода и поведением NTE.

Ученые разработали первый в мире катод с нулевым тепловым расширением (ZTE). Он может предотвращать тепловое расширение, повышая его структурную целостность и долговечность.

Подвергая материал воздействию импульсов 4 В, исследователи успешно реконструировали решетчатую структуру батареи, которая достигла почти 100-процентного восстановления напряжения. Это говорит о том, что более интеллектуальные системы подзарядки могут помочь восстановить работоспособность стареющих батарей в электромобилях, потенциально удвоив срок их службы.

Электроотрицательная природа кислорода в литий-ионных аккумуляторах используется для переноса электронов на катод. Эта обратимая реакция позволяет батарее работать, увеличивая ее емкость хранения на 30%. Хотя это и выгодно, технология имеет определенные недостатки. Иногда во время зарядки могут происходить необратимые реакции, такие как потеря кислорода, что влияет на напряжение, которое может достичь аккумулятор.

Более высокая плотность энергии также может привести к асимметричному искажению решетки, что приводит к снижению напряжения и старению аккумулятора. Вероятно, это может быть связано с тепловым расширением материалов, используемых в аккумуляторе, что в конечном итоге влияет на производительность и сокращает потенциальный жизненный цикл аккумулятора.