Jednoduchý trik môže drasticky predĺžiť zdravie lítium-iónových batérií
Výskumníci našli spôsob, ako dodať lítium-iónovým batériam až o polovicu dlhšiu životnosť. Použili na to tento trik.
Lítium-iónové batérie sú najpoužívanejším typom batérií v priemysle a ako experti informujú, prvé nabitie batérie tohto typu je oveľa dôležitejšie, než si myslíš.
Prvé nabitie totiž určí to, ako dlho a ako dobre bude batéria fungovať, presnejšie teda koľko nabíjacích cyklov dokáže zvládnuť, než začne vykazovať známky opotrebovania. Výskumníci z University of Stanford objavili novú metódu prvého nabíjania, ktorá predĺži priemernú životnosť batérie o 50% a skráti dobu prvého nabíjania z 10 hodín na 20 minút
Trikom autorov je po prvýkrát nabiť batériu pod neobvykle vysokým prúdom (predtým, ako opustia továreň) . V štúdii využili umelú inteligenciu na to, aby popísali, aké zmeny sa v batérii pri takomto nabíjaní udejú a ako tieto zmeny ovplyvňujú elektródy batérie. Veria, že získané poznatky poslúžia výrobcom batérií, ktorí by dokázali zjednodušiť proces výroby batérie a vylepšili by zároveň svoje produkty.
“Našu prácu považujeme za excelentný príklad toho, ako naša univerzita a inštitút SLAC robí výskum výrobných procesov a vďaka nemu odhaľujeme kriticky dôležité technológie, ktoré nám pomôžu urobiť priemysel energetického uskladnenia ešte dostupnejší,” tvrdí Will Chueh, vedúci nového výskumu.
Výkonnejšie a stabilnejšie batérie
Táto štúdia je poslednou z rady vedeckých prác, ktoré sa zameriavajú na zlepšenie výkonu batérií. Výsledky štúdie môžu mať praktický dopad na batériový priemysel celkovo, nielen na odbor lítium-iónových batérií. Ich práca sa zameriavala hlavne na lítium-iónové batérie v elektromobilovom priemysle, no môže ovplyvniť aj iné technológie.
“Výsledky štúdie nás nadchýnajú. Výroba batérií je extrémne náročná čo sa peňazí, energie a času týka. Vyrobiť novú batériu trvá veľa času a je mimoriadne náročné optimalizovať celý výrobný proces, pretože existuje obrovské množstvo faktorov, ktoré sú do procesu zapojené,” vyjadril sa Steven Torrisi, jeden z výskumníkov, ktorý sa podieľa na práci vedcov.
Nová práca priniesla spôsob, ako by sme mohli generalizovať výrobný proces a ako by sme mohli chápať a optimalizovať jeden z najdôležitejších krokov pri výrobe batérie. Čo sa v práci dozvedeli môžu vedci aplikovať aj na nové procesy, vybavenie či chemické zloženie batérií, ktoré objavíme v budúcnosti.
Neprehliadnite
Čo sa deje počas prvého nabíjania batérie
Autori štúdie v rámci práce chceli pochopiť, čo presne sa deje počas prvého nabíjania batérie. Preto vytvorili model batérie s pozitívnou a negatívnou elektródou obklopenou elektrolytom. V tomto roztoku sa mohli ióny lítia pohybovať voľne. Keď sa batéria nabíja, ióny putujú do negatívnej elektródy. Keď sa vybíja, potom zas putujú do pozitívnej elektródy.
Vedci vysvetľujú, že nová batéria je 100% plná lítia. Následne s každým ďalším procesom nabitia a vybitia, sa časť tohto lítia deaktivuje. Objaviť spôsob, ako tieto straty minimalizovať, prináša batériu s dlhšou životnosťou.
Lenže ako čo najviac zabrániť stratám lítia? Odpoveď ťa prekvapí. Autori v novej štúdii zistili, že ak chceme zabrániť strate lítia z dlhodobého hľadiska, najlepšou cestou je úmyselne stratiť veľké percento z pôvodnej zásoby lítia počas prvého nabitia batérie.
“Je to ako investovať malú čiastku na začiatku, aby sme v budúcnosti získali oveľa viac,” tvrdí Chueh.
Úmyselne zahodiť veľké množstvo lítia nie je zbytočné, vysvetľujú autori štúdie. Stratený materiál vytvorí vrstvu, ktorá sa označuje ako SEI (Solid electrolyte interphase). Táto vrstva chráni negatívnu elektródu pred reakciami. Tie by v konečnom dôsledku urýchlili stratu lítia a viedli k rýchlejšej degradácii batérie postupom času. Autori zdôrazňujú, že získať správne množstvo SEI je mimoriadne dôležité. Ide o posledný krok výrobného procesu batérie. Ak sa nepodarí, hovoria autori, potom všetka práca, ktorá išla do výroby batérie, bola zbytočná.
Komentáre