Описана технология восстановления литиевых аккумуляторов с возможностью до 12 000 циклов зарядки

Исследователи из Университета Фудань в Китае разработали метод обновления и продления срока службы литиевых батарей, прорыв, который может улучшить устойчивость батарей и сократить электронные отходы. Результаты, недавно опубликованные в Nature, основаны на технологии, которая восстанавливает деградировавшие литий-ионные элементы, потенциально увеличивая их пригодность к использованию в течение длительного времени.

Как мы знаем, литий-ионные аккумуляторы питают все, от смартфонов и ноутбуков до электромобилей, но их эффективность со временем снижается из-за деградации электродов и побочных химических реакций. Исследование, проведенное Пэн Хуэйшэном и Гао Юэ из Университета Фудань, совместно с другими сотрудничающими китайскими исследовательскими институтами, началось с идентификации и синтеза молекулы-носителя лития — трифторметансульфината лития (LiSO₂CF₃). Исследователи описали белую порошкообразную функциональную соль как «прецизионное лекарство для литий-ионных аккумуляторов».

Со временем литий-ионные аккумуляторы теряют эффективность, поскольку литий оказывается в неактивных соединениях, а материалы электродов деградируют. Новый метод заключается в введении раствора электролита, содержащего растворенный LiSO₂CF₃, в деградировавшую батарею. При подаче напряжения соединение распадается, высвобождая ионы лития, которые реинтегрируются в материал электрода, эффективно восстанавливая утраченную емкость.

Одновременно в процессе разложения образуются газообразные побочные продукты, включая диоксид серы (SO₂), трифторметан (HCF₃) и гексафторэтан (C₂F₆), которые естественным образом улетучиваются из электролита, если конструкция батареи предусматривает возможность вентиляции.

Увеличение срока службы с 1500 до 12 000 циклов зарядки

После завершения восстановления лития аккумулятор герметизируют и тестируют для подтверждения его производительности. Ранние эксперименты показали, что литий-железо-фосфатные аккумуляторы, обработанные этим методом, могут восстановить почти всю свою потерянную емкость, продлевая срок службы до 12 000 циклов зарядки. Для сравнения, типичный аккумулятор электромобиля имеет срок службы около 1500 циклов зарядки.

По словам Гао Юэ, «аккумулятор потерял всего 4% своей производительности после 11 818 циклов. Для электромобиля, который заряжается дважды в день, это означает, что аккумулятор может прослужить до 18 лет. Для сравнения, современные аккумуляторы электромобилей обычно теряют 30% своей производительности всего за 2,7 года при той же процедуре зарядки».

Однако практическая реализация требует, чтобы батареи были спроектированы с учетом пополнения электролита и отвода газа, что может ограничить осуществимость новой технологии для широко используемой бытовой электроники. Хотя этот процесс все еще находится на экспериментальной стадии, он представляет собой многообещающий подход к сокращению отходов батарей и увеличению долговечности перезаряжаемых литий-ионных ячеек, особенно в крупномасштабных системах хранения энергии.

Прорыв не только имеет потенциал для продления срока службы аккумуляторов и сокращения электронных отходов, но и может снизить воздействие добычи лития на окружающую среду. Потребуется больше испытаний и разрешений регулирующих органов, прежде чем этот метод сможет быть широко внедрен, но это, похоже, многообещающий шаг к более устойчивой аккумуляторной промышленности.

Источник: Tomshardware.com