Понад 1000 км на одному заряді: нові літій-металеві батареї збільшать запас ходу авто
Вчені виявили, що, залишивши батарею в розрядженому стані, можна відновити втрачену ємність і збільшити термін служби.
Електромобілі наступного покоління отримають літій-металеві батареї, які дадуть змогу проїжджати до 1126 км на одній зарядці, що вдвічі перевищує запас ходу звичайних літій-іонних батарей, встановлених у сучасних електрокарах. У цьому впевнені вчені зі Стенфордського університету, передає Scitech daily.
Хоча літій-металева технологія має серйозні недоліки, — акумулятор швидко втрачає здатність зберігати енергію після відносно невеликої кількості циклів заряджання та розряджання, — вчені зі Стенфордського університету, схоже, вирішили цю проблему. Вони виявили, що, залишивши батарею в розрядженому стані, можна відновити втрачену ємність і збільшити термін служби. Ці поліпшення можна реалізувати, просто перепрограмувавши програмне забезпечення для управління акумуляторами, без будь-яких додаткових витрат або змін. У підсумку, електромобіль, оснащений літій-металевою батареєю, матиме вдвічі більший запас ходу, ніж автомобіль з літій-іонною батареєю такого ж розміру — 965 км на одному заряді проти 482 км.
Безперервне заряджання та розряджання призводить до швидкого руйнування літій-металевих акумуляторів, що робить їх непридатними за умови щоденного використання авто. Коли акумулятор розряджається, шматочки металевого літію мікронного розміру ізолюються і потрапляють у міжфазну фазу твердого електроліту (SEI), губчасту матрицю, що утворюється там, де зустрічаються анод і електроліт. Матриця SEI по суті являє собою розкладений електроліт, який оточує ізольовані шматочки металевого літію, зняті з анода, і не дає змоги їм брати участь у будь-яких електрохімічних реакціях. Літій стає "мертвим".
Повторна зарядка і розрядка призводять до накопичення додаткової кількості "мертвого" літію, через що ємність акумулятора знижується. Електромобіль з такою "зіпсованою" літій-металевою батареєю втрачатиме запас ходу набагато швидше, ніж електрокар з літій-іонним акумулятором.
Однак дослідники виявили, що матриця SEI починає розчинятися, коли батарея простоює. Ґрунтуючись на цьому відкритті, команда зі Стенфорда вирішила подивитися, що станеться, якщо розрядженій батареї дати "відпочити". Під час повної розрядки весь металевий літій зійшов з анода, а неактивні шматочки ізольованого літію, оточені матрицею SEI, розчинилися в той час, поки батарея "відпочивала". Після перезарядки "мертвий" літій знову з'єднався з анодом, даючи змогу батареї генерувати більше енергії, у такий спосіб продовжуючи термін її служби.
"У літій-металевому акумуляторі наявну систему управління можна запрограмувати на повну розрядку окремого модуля, щоб його ємність залишалася рівною нулю. Цей підхід не вимагає дорогих нових виробничих технологій або матеріалів", — прокоментували дослідники.
Раніше ми повідомляли про те, що вчені створили "акумулятор майбутнього" для Lamborghini. Розробники запевняють, що нові акумулятори коштуватимуть на 70% дешевше, тому що в їхній конструкції не доведеться застосовувати рідкісні та токсичні хімічні речовини.