Ученые придумали новый способ зарядки и продлили срок службы батарей в 2 раза
Протоколи заряджання високочастотним імпульсним струмом сповільнюють знос наявних літій-іонних акумуляторів, зберігаючи ємність на рівні 80%.
Під час експериментів група вчених із Центру Гельмгольца в Берліні та Університету Гумбольдта (Німеччина) змогла значно подовжити термін служби літій-іонних акумуляторів, змінивши протокол заряджання, передає Еlektrivе.
Після низки тестів, вчені зробили висновок, що зарядка високочастотним імпульсним струмом (ІТ) зменшує ефект старіння акумулятора і це залежить від його частоти. Протоколи зарядки високочастотним імпульсним струмом максимально подовжують термін служби комерційних літій-іонних акумуляторів удвічі зі збереженням ємності на рівні 80%.
Сучасні протоколи передбачають зарядку постійним струмом. Однак дослідники дійшли думки, що це не найкращий метод. Вони проаналізували роботу комерційно доступних елементів NMC532 з графітовим анодом (NMC532 — це показник пропорцій сполуки нікелю, марганцю та кобальту у співвідношенні 5:3:2 у катоді. Ця сполука змішується з літієм. Багато електромобілів оснащені акумуляторами саме з такою сумішшю, — ред.).
Під час тестів батареї заряджалися або традиційно постійним струмом (ПС), або за допомогою нового протоколу зарядки — імпульсним струмом. Потім осередки батарей були розібрані і ретельно вивчені. Вчені побачили, що межа розділу твердого електроліту на аноді була значно товщою на зразках, які заряджаються постійним струмом, що погіршувало ємність. Крім того, команда виявила більше тріщин у структурі NMC532 і графітових електродах, що також сприяло втраті ємності. А ось під час заряджання за допомогою ІТ межа розділу твердого електроліту була набагато тоншою, і структурних змін у матеріалах електродів було набагато менше.
Зарядка імпульсним струмом сприяє однорідному розподілу іонів літію в графіті і, таким чином, знижує механічну напругу і розтріскування частинок графіту. Це покращує структурну стабільність графітового анода, пояснили вчені. Імпульсний заряд також пригнічує структурні зміни в катодних матеріалах NMC532, підкреслили вони.
"Імпульсна зарядка може принести багато переваг з погляду стабільності матеріалів електродів та інтерфейсів, а також значно продовжити термін служби батарей", — зазначила співавторка дослідження Джулія Коваль, експертка з технологій зберігання електричної енергії з Берлінського технічного університету.
Раніше ми писали, що створено батарею, що працює без анодів і графіту, яка зможе витримати 1000 циклів. Твердотільний акумулятор має тривимірну керамічну структуру, яка підвищила його енергоємність і безпеку.