Группа китайских исследователей разработала технологию, способную продлевать срок службы литий-ионных аккумуляторов за счет восполнения их запаса лития. Этот метод может стать революционным решением для промышленных энергетических систем, однако пока его применение в бытовых устройствах остается под вопросом.
Почему аккумуляторы теряют емкость?
Со временем литий-ионные батареи деградируют, теряя свою первоначальную емкость. Основная причина этого процесса — рост твердого электролитного интерфейса (SEI) на аноде. Он потребляет литий-ионные частицы и увеличивает внутреннее сопротивление аккумулятора. Дополнительно процесс ускоряется из-за разрушения электродов и разложения электролита.
Традиционно такие батареи просто заменяют новыми, однако китайские ученые предложили альтернативу: вводить свежий литий непосредственно в разряженные ячейки, компенсируя его потерю.
Как работает новая технология?
Исследователи использовали искусственный интеллект и органическую электрохимию для создания специального соединения, способного высвобождать литий при подаче определенного напряжения. При этом побочные газообразные продукты легко выходят из батареи, освобождая место для нового лития.
Эксперименты показали, что с помощью этой технологии удалось почти полностью восстановить емкость литий-железо-фосфатного аккумулятора, потерявшего 15% заряда. По предварительным оценкам, срок службы литий-ионных батарей можно будет увеличить до 12 000 – 60 000 циклов зарядки-разрядки.
Какие есть ограничения?
Несмотря на перспективность метода, его внедрение связано с рядом трудностей. Во-первых, для процесса "перезарядки" требуется специально разработанная конструкция аккумуляторов, позволяющая вводить литиевую суспензию. Это делает их сложнее и дороже в производстве по сравнению с обычными герметичными батареями.
Во-вторых, пока неясно, насколько эта технология подойдет для аккумуляторов в смартфонах, ноутбуках и другой потребительской электронике. Они используют другие химические составы, которые могут не поддерживать такой процесс восстановления.
Тем не менее, для крупных систем хранения энергии, где важна максимальная окупаемость дорогостоящих батарейных установок, эта разработка может стать ключевым решением. Она позволит не только сократить расходы, но и снизить негативное влияние на окружающую среду.
Полный отчет о результатах исследования опубликован в журнале Nature.
