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

Учені з Toyota Central R&D Labs розробили метод відновлення літій-іонних батарей за допомогою ін’єкції особливого реагенту. Про це розповідає сайт Interesting Engineering.

Дослідники за підтримки автомобільного гіганта Toyota зробили прорив, який може допомогти з проблемою електронних відходів і забезпечити роботу літій-іонних акумуляторів електромобілів на довгі роки. Дослідження опубліковане в Joule.

Учені знайшли спосіб вводити спеціальні хімічні речовини в літій-іонні батареї, які "старіють". Така ін’єкція поповнює втрачені заряджені частинки (іони) й допомагає акумулятору зберігати енергетичний потенціал.

Цей метод, однак, не в змозі відновити фізично зруйновану батарею. Це скоріше про відновлювальний засіб для акумуляторів, які з часом починають повільно заряджатися та втрачати потужність.

Літій-іонні батареї є найпоширенішим типом акумуляторів, які живлять майже всі автономні електроприлади в навколишньому житті. Але з часом вони втрачають здатність утримувати заряд, що робить їх менш ефективними та надійними. Батареї втрачають іони, які накопичують і вивільняють енергію всередині акумулятора.

Логічним було б поповнити ці іони та відновити початкову місткість акумулятора. Це саме те, чого досягли дослідники з Японії, використовуючи одноетапний процес, який може подовжити ресурс акумуляторів і зменшити відходи.

Дослідники ввели в батареї спеціальну речовину — реагент відновлення. Вона викликає хімічну реакцію, в результаті якої утворилося більше іонів літію та вільних електронів, двох типів заряджених частинок, які потрібні в акумуляторі. Додавши більше цих частинок, дослідники змогли припинити деградацію батареї та відновити 80% її початкової місткості. Відновлений акумулятор також зберіг свою працездатність протягом 100 циклів зарядки та розрядки. Дослідники перевірили свій метод на малих і великих батареях, зокрема на тих, що використовуються в автомобілях.

"Ефективність системи була підтверджена не тільки з малими лабораторними акумуляторами, але й із великими батареями для використання в автомобілях", — розповідає Нобухіро Огіхара, провідний дослідник.

Технологія може збільшити термін служби літій-іонних батарей і уможливлює повторне використання їх в електромобілях або інших пристроях, відкласти на триваліший час складний процес розбирання акумуляторів і їх перероблення. Це може заощадити гроші, ресурси та навколишнє середовище, оскільки літій-іонні батареї містять цінні й дефіцитні матеріали, такі як кобальт і нікель, які складно видобувати.

Однак ця методика не є чарівною кулею для всіх типів погіршення якості батареї. Вона працює лише для акумуляторів, які втратили свої іони через багаторазове заряджання та розрядження, а не для тих, які зазнали структурних пошкоджень або інших форм погіршення стану. Також потрібен спосіб діагностики стану батареї та визначення, чи підходить вона для ін’єкції.

"Це лише для батарей, які зазнали дуже специфічної форми деградації … і це корисно, лише якщо ви знаєте історію батареї або можете діагностувати її стан за допомогою простих неруйнівних методів", — каже Жаклін Едж, експертка з деградації батареї в Імперському коледжі Лондона.

Як повідомляє NewScientist, дослідницька група Toyota подала патентну заявку на свою роботу, яка привернула інтерес і фінансування з боку інших компаній і державних установ, таких як Агентство перспективних дослідницьких проєктів в енергетиці, що а США. Відновлення використаних батарей є частиною ширшого бачення створення циклічної економіки для акумуляторних технологій, де матеріали та продукти повторно використовуються та переробляються, а не витрачаються.

У майбутньому електрокари зможуть отримати не тільки відновлювані, але й дуже швидкі батареї. Нагадаємо, китайська компанія SVOLT представила "швидкі" батареї для авто, для зарядки до 100% їм знадобиться лише 12—30 хвилин.