Волшебный укол для батареи: ученые создали инъекцию, восстанавливающую ресурс аккумуляторов

Ученые из Toyota Central R&D Labs разработали метод восстановления литий-ионных батарей с помощью инъекции особого реагента. Об этом рассказывает сайт Interesting Engineering.

Исследователи при поддержке автомобильного гиганта Toyota, сделали прорыв, который может помочь с проблемой электронных отходов и обеспечить работу литий-ионных аккумуляторов электромобилей на долгие годы. Исследование опубликовано в Joule.

Ученые нашли способ вводить специальные химические вещества в литий-ионные батареи, которые "стареют". Такая инъекция пополняет утраченные заряженные частицы (ионы) и помогает аккумулятору сохранять энергетический потенциал.

Этот метод, однако, не в состоянии восстановить физически разрушенную батарею. Это скорее как о восстановительном средстве для аккумуляторов, которые со временем начинают медленно заряжаться и терять мощность.

Литий-ионные батареи являются самым распространенным типом аккумуляторов, которые питают почти все автономные электроприборы в окружающей жизни. Но со временем они теряют способность удерживать заряд, что делает их менее эффективными и надежными. Батареи теряют ионы, которые накапливают и высвобождают энергию внутри аккумулятора.

Логичным было бы пополнить эти ионы и восстановить первоначальную емкость аккумулятора. Это именно то, чего достигли исследователи из Японии, используя одноэтапный процесс, который может продлить ресурс аккумуляторов и уменьшить отходы.

Исследователи ввели в батареи специальное вещество — реагент восстановления. Оно вызывает химическую реакцию, в результате которой образовалось больше ионов лития и свободных электронов, двух типов заряженных частиц, которые нужны в аккумуляторе. Добавив больше этих частиц, исследователи смогли прекратить деградацию батареи и восстановить 80% ее первоначальной емкости. Восстановленный аккумулятор также сохранил свою работоспособность в течение 100 циклов зарядки и разрядки. Исследователи проверили свой метод на малых и больших батареях, в том числе на тех, что используются в автомобилях.

"Эффективность системы была подтверждена не только с малыми лабораторными аккумуляторами, но и с большими батареями для использования в автомобилях", — рассказывает Нобухиро Огихара, ведущий исследователь.

Технология может увеличить срок службы литий-ионных батарей и делает возможным повторное использование их в электромобилях или других устройствах, отложить на более длительное время сложный процесс разборки аккумуляторов и их переработки. Это может сэкономить деньги, ресурсы и окружающую среду, поскольку литий-ионные батареи содержат ценные и дефицитные материалы, такие как кобальт и никель, которые сложно добывать.

Однако эта методика не является волшебным шаром для всех типов ухудшения качества батареи. Она работает только для аккумуляторов, которые потеряли свои ионы из-за многократной зарядки и разрядки, а не для тех, которые подверглись структурным повреждениям или другим формам ухудшения состояния. Также нужен способ диагностики состояния батареи и определения, подходит ли она для инъекции.

"Это только для батарей, которые подверглись очень специфической форме деградации ... и это полезно, только если вы знаете историю батареи или можете диагностировать ее состояние с помощью простых неразрушающих методов", — говорит Жаклин Эдж, эксперт по деградации батареи в Имперском колледже Лондона.

Как сообщает NewScientist, исследовательская группа Toyota подала патентную заявку на свою работу, которая привлекла интерес и финансирование со стороны других компаний и государственных учреждений, таких как Агентство перспективных исследовательских проектов в энергетике, США. Восстановление использованных батарей является частью более широкого видения создания циклической экономики для аккумуляторных технологий, где материалы и продукты повторно используются и перерабатываются, а не расходуются.

В будущем электрокары смогут получить не только возобновляемые, но и очень быстрые батареи. Напомним, китайская компания SVOLT представила "быстрые" батареи для авто, для зарядки до 100% им понадобится всего 12-30 минут.