Найден способ продлить срок службы литий-ионных батарей на 30% , да еще и повысить их производительность. Свое исследование инженеры из США опубликовали в журнале Nature.

 

В работающем аккумуляторе ионы лития с каждым циклом разрядки-зарядки перемещаются между двумя электродами, но некоторые частицы не могут пробиться сквозь электролит и теряют электрохимические свойства. Со временем внутри появляются неактивные сгустки лития, из-за чего производительность накопителя энергии постепенно снижается.

литий-ионные, батареи, аккумулятор
 

Как выяснила команда из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики СШАчастицы лития можно снова «пробудить», если правильно настроить процесс зарядки. Такая технология может не только улучшить современные батареи, но открыть конструкции с большей плотностью энергии для будущих поколений. К примеру, электромобили смогут дольше ездить без перезарядки, а смартфоны станут более автономными.

 

«Я всегда считал изолированный литий некачественным, поскольку он приводит к разложению аккумуляторов и даже возгоранию. Но мы обнаружили, что можно повторно соединить этот «мертвый» литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его», — цитирует руководителя исследования профессора И Цуя издание New Atlas.

 

 

 

Физики предположили, что неактивные частицы лития можно вернуть к жизни, если прицельно направить на них напряжение. Чтобы проверить эти подозрения, они собрали "оптическую" батарею — специальное тестовое устройство, которое позволило наблюдать за изолированными сгустками в реальном времени во время зарядки. Как выяснилось в ходе эксперимента, на самом деле они не были полностью «мертвыми», а очень медленно перемещались к одному электроду во время зарядки и другому — при разрядке.

 

«Это похоже на очень медленного червя, который выбрасывает голову вперед и подтягивает хвост, чтобы двигаться нанометр за нанометром. В этом случае он перемещается, растворяясь на одном конце и перемещая материал на другой конец. Если мы сможем поддерживать движение литиевого червяка, он в конечном итоге коснется анода (одного из двух электродов) и восстановит электрическое соединение», — рассказал И Цуй.

литий-ионные, батареи, аккумулятор

Эксперименты с другими батареями и компьютерное моделирование доказали, что активность лития увеличивается при большей силе тока. Поэтому ученые добавили стадию быстрой разрядки с сильным током сразу после завершения зарядки — в итоге сгусток преодолел нужное расстояние и достиг анода.

Ученые также отмечают, что изолированность лития представляет собой большую проблему для создания литий-металлических батарей следующего поколения, которые способны удерживать до 10 раз больше энергии, но весьма нестабильны. Внедрение новой технологии может помочь устранить этот недостаток.

Ранее в Сингапуре разработали гибкие батареи на основе бумаги, которые быстро разлагаются после использования. Во время экспериментов прототип размером 4 на 4 см и толщиной 0,4 мм заставил маленький вентилятор работать в течении 45 минут.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Новости о науке, технике, вооружении и технологиях.

Подпишитесь и будете получать свежий дайджест лучших статей за неделю!