Более 1000 км на одном заряде: новые литий-металлические батареи увеличат запас хода авто
Ученые обнаружили, что, оставив батарею в разряженном состоянии, можно восстановить потерянную емкость и увеличить срок службы.
Электромобили следующего поколения получат литий-металлические батареи, которые позволят проезжать до 1126 км на одной зарядке, что в 2 раза превышает запас хода обычных литий-ионных батарей, установленных в современных электрокарах. В этом уверены ученые из Стэнфордского университета, передает Scitech daily.
Хотя литий-металлическая технология имеет серьезные недостатки, — аккумулятор быстро теряет способность хранить энергию после относительно небольшого количества циклов зарядки и разрядки, — ученые из Стэнфордского университета, похоже решили эту проблему. Они обнаружили, что, оставив батарею в разряженном состоянии, можно восстановить потерянную емкость и увеличить срок службы. Эти улучшения можно реализовать, просто перепрограммировав программное обеспечение для управления аккумуляторами, без каких-либо дополнительных затрат или изменений. В итоге, электромобиль, оснащенный литий-металлической батареей, будет иметь вдвое больший запас хода, чем автомобиль с литий-ионной батареей такого же размера — 965 км на одном заряде против 482 км.
Непрерывная зарядка и разрядка приводит к быстрому разрушению литий-металлических аккумуляторов, что делает их непригодными при условии ежедневного использования авто. Когда аккумулятор разряжается, кусочки металлического лития микронного размера изолируются и попадают в межфазную фазу твердого электролита (SEI), губчатую матрицу, которая образуется там, где встречаются анод и электролит. Матрица SEI по сути представляет собой разложившийся электролит, который окружает изолированные кусочки металлического лития, снятые с анода, и не позволяет им участвовать в каких-либо электрохимических реакциях. Литий становится "мертвым".
Повторная зарядка и разрядка приводят к накоплению дополнительного количества "мертвого" лития, из-за чего емкость аккумулятора снижается. Электромобиль с такой "испорченной" литий-металлической батареей будет терять запас хода гораздо быстрее, чем электрокар с литий-ионным аккумулятором.
Однако исследователи обнаружили, что матрица SEI начинает растворяться, когда батарея простаивает. Основываясь на этом открытии, команда из Стэнфорда решила посмотреть, что произойдет, если разряженной батарее дать "отдохнуть". В ходе полной разрядки весь металлический литий сошел с анода, а неактивные кусочки изолированного лития, окруженных матрицей SEI, растворились в то время, пока батарея "отдыхала". После перезарядки "мертвый" литий снова соединился с анодом, позволяя батарее генерировать больше энергии, тем самым продлевая срок ее службы.
"В литий-металлическом аккумуляторе существующую систему управления можно запрограммировать на полную разрядку отдельного модуля, чтобы его емкость оставалась равной нулю. Этот подход не требует дорогостоящих новых производственных технологий или материалов", — прокомментировали исследователи.
Ранее мы сообщали о том, что ученые создали "аккумулятор будущего" для Lamborghini. Разработчики уверяют, что новые аккумуляторы будут стоить на 70% дешевле, потому что в их конструкции не придется применять редкие и токсичные химические вещества.