Ученые придумали новый способ зарядки и продлили срок службы батарей в 2 раза

В ходе экспериментов группа ученых из Центра Гельмгольца в Берлине и Университета Гумбольдта (Германия) смогла значительно продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов, изменив протокол зарядки, передает Еlectrive.

После ряда тестов, ученые сделали вывод, что зарядка высокочастотным импульсным током (ИТ) уменьшает эффект старения аккумулятора и это зависит от его частоты. Протоколы зарядки высокочастотным импульсным током максимально продлевают срок службы коммерческих литий-ионных аккумуляторов в два раза с сохранением емкости на уровне 80%.

Современные протоколы предусматривают зарядку постоянным током. Однако исследователи пришли ко мнению, что это не лучший метод. Они проанализировали работу коммерчески доступных элементов NMC532 с графитовым анодом (NMC532 — это показатель пропорций соединения никеля, марганца и кобальта в соотношении 5:3:2 в катоде. Данное соединение смешивается с литием. Многие электромобили оснащены аккумуляторами именно с такой смесью, — ред.).

В ходе тестов батареи заряжались либо традиционно постоянным током (ПТ), либо с помощью нового протокола зарядки — импульсным током. Затем ячейки батарей были разобраны и тщательно изучены. Ученые увидели, что граница раздела твердого электролита на аноде была значительно толще на образцах, заряжаемых постоянным током, что ухудшало емкость. Кроме того, команда обнаружила больше трещин в структуре NMC532 и графитовых электродах, что также способствовало потере емкости. А вот при зарядке с помощью ИТ граница раздела твердого электролита была куда тоньше, и структурных изменений в материалах электродов было намного меньше.

Зарядка импульсным током способствует однородному распределению ионов лития в графите и, таким образом, снижает механическое напряжение и растрескивание частиц графита. Это улучшает структурную стабильность графитового анода, пояснили ученые. Импульсный заряд также подавляет структурные изменения в катодных материалах NMC532, подчеркнули они.

"Импульсная зарядка может принести много преимуществ с точки зрения стабильности материалов электродов и интерфейсов, а также значительно продлить срок службы батарей", — отметила соавтор исследования Джулия Коваль, эксперт по технологиям хранения электрической энергии из Берлинского технического университета.

Ранее мы писали, что создана батарея, работающая без анодов и графита, которая сможет выдержать 1000 циклов. Твердотельный аккумулятор имеет трехмерную керамическую структуру, которая повысила его энергоемкость и безопасность.