Vedci našli spôsob, ako predĺžiť životnosť lítium-iónových batérií
Lítium-iónové batérie sa využívajú takmer všade, no majú jednu nevýhodu, ktorou je postupná strata kapacity.
Lítium-iónové batérie sa nachádzajú takmer v každom zariadení, od smartfónov, až po elektromobily. Ich hlavnou nevýhodou je pomerne rýchla a nevyhnutná degradácia, čo je aj jeden z hlavných dôvodov, prečo sa ľudia boja do elektromobilov investovať.
Výskumníci zo Stanford University však prišli na spôsob, ako predĺžiť životnosť batérií tým, že spomalia ich degradáciu a postupnú stratu kapacity. Lítium-iónové batérie, obzvlášť tie v elektromobiloch sa skladajú z článkov, ktoré sa môžu svojou kvalitou líšiť. Ak batériu nabíjame, do článkov prúdi elektrina rovnomerne bez ohľadu na charakteristiky jednotlivých článkov.
V rámci štúdie však vedci zmenili spôsob nabíjania tak, že každý článok dostával prúd samostatne, čím sa zabezpečilo čo najefektívnejšie nabíjanie. Batéria ako celok tak výrazne predĺžila svoju životnosť.
„Batérie nabíjané našim spôsobom dokázali prežiť až o 20% viac nabíjacích cyklov, dokonca aj pri rýchlom nabíjaní, ktoré spravidla batériu oveľa viac zaťažuje,“ vysvetľuje vedúca štúdie, Simona Onori.
Už v minulosti sa vedci pokúšali predĺžiť životnosť batérie tým, že vylepšovali celkový dizajn, volili lepšie materiály alebo sa snažili vyrobiť lepšie články. V tomto prípade prevládala predstava, že batéria je len tak dobrá, ako jej najslabší článok. Autori si v rámci svojej štúdie uvedomili, že nech sa snažíme akokoľvek, slabým článkom sa pri výrobe lítium-iónových batérií nevyhneme. Chyba sa môže objaviť pri samotnej manufaktúre alebo záťaži, ktorú v tomto prípade predstavuje teplo.
Prispôsobenie nabíjania článkom
Ak však prispôsobíme samotné nabíjanie schopnostiam jednotlivých článkov, batéria vydrží oveľa dlhšie.
Neprehliadnite
„K tomuto problému sa treba postaviť správne. Ak ignorujeme rozdiely medzi jednotlivými článkami batérie, môžeme znížiť jej celkovú životnosť alebo ju poškodiť,“ tvrdí Onori.
V rámci svojej štúdie vedci najskôr vytvorili detailný model, ktorý popisuje všetky fyzikálne a chemické zmeny, ktoré sa v batérii dejú počas jej životného cyklu. Niektoré zmeny nastávajú okamžite, iné sa objavia až po niekoľkých mesiacoch alebo rokoch.
Práve simulácia ukázala, že prispôsobením sa jednotlivým článkom možno dosiahnuť oveľa dlhšiu životnosť celej batérie. Autori štúdie tvrdia, že ich model by mohol slúžiť pre vývoj systémov, ktoré by optimalizovali nabíjanie batérií elektromobilov.
Nie sú to však len elektrické automobily, ktoré by z nového systému mohli ťažiť. Podobný systém manažovania nabíjania by mohli využiť všetky systémy, ktoré zaťažujú batériu mimoriadnym spôsobom. Ako hovorí Onori, v budúcnosti by toto „smart nabíjanie“ využili hlavne elektrické drony, ktoré sú známe ako eVTOL. Niektorí podnikatelia veria, že tieto prostriedky by mohli byť taxislužbou budúcnosti. eVTOL by sa vďaka vertikálnemu vzletu a pristávaniu dokázal rýchlo dostať prakticky kdekoľvek vo veľkomeste bez toho, aby ostal uviaznutý v dopravnej špičke.
Lítium-iónové batérie sú základom pre množstvo moderných technológií a autori hľadajú spôsob, ako z nich vyťažiť čo najviac.
Komentáre