Nabíjali sme celý čas batérie zle? Vedci predstavili nový nabíjací protokol, ktorý zdvojnásobí ich životnosť
Vedci vysvetľujú, že klasické nabíjanie batérií konštantným prúdom nemusí byť najlepšie riešenie.
Výskumníci z berlínskeho centra HZB predstavili nový protokol nabíjania, ktorý môže pomôcť tradičným lítium-iónovým batériám vydržať oveľa dlhšie.
Vo svojej práci zistili, že ak nabíjame batériu vysokofrekvenčným pulzným prúdom, tento spôsob znižuje starnutie batérie a tým pádom predlžuje dobu, za ktorú začína batéria vykazovať stratu kapacity. Lítium-iónové batérie sa používajú všade, od elektronických vozidiel, cez smartfóny až po rôzne elektronické zariadenia vo vašej domácnosti.
Vedci vysvetľujú, že najlepšie komerčné batérie majú životnosť až do ôsmych rokov, no potom začnú strácať rýchlo kapacitu a stávajú sa nepoužiteľnými. Ak chceme nabiť lítium-iónovú batériu, bežne sa používa konštantný prúd. Autori štúdie ale vysvetľujú, že to nemusí byť úplne najlepšou metódou.
V rámci štúdie vedci vykonali experiment, v ktorom batérie nabíjali rozličnými spôsobmi. Prvým spôsobom bol štandardný konštantný prúd. Druhý spôsob predstavovala metóda, ktorú vyvinuli v rámci štúdie. Batérie testovali až dokým sa nepokazili a následná analýza odhalila niekoľko výrazných zmien. Pri nabíjaní konštantným prúdom vedci zistili, že materiál okolo anódy mal väčšiu hrúbku, čo ovplyvnilo kapacitu batérie. Zároveň si všimli viac prasklín v štruktúre elektród, čo taktiež malo vplyv na kapacitu batérie. Nabíjanie batérie pulzným prúdom prinieslo oveľa lepšie výsledky.
Vedci použili následne niekoľko výskumných metód na to, aby zistili čo sa deje počas procesu nabíjania oboma spôsobmi.
Neprehliadnite
“Pulzný prúd podporuje homogénnu distribúciu iónov lítia v grafite, čím znižuje mechanický stres a praskanie častíc grafitu. To vedie ku lepšej štrukturálnej stabilite grafitovej anódy,” tvrdí doktor Yaolin Xu, jeden z vedúcich štúdie.
Nový protokol nabíjania
Pulzné nabíjanie zároveň potláča štrukturálne zmeny NMC532 katódy. Vedci ale vysvetľujú, že závisí na frekvencii pulzného prúdu. Vykonali totiž sériu meraní s vysokofrekvenčnými pulzmi a zistili, že tie predlžujú životnosť lítium-iónových batérií až o dvojnásobok. Batérie si pritom zanechávajú 80% svojej pôvodnej kapacity.
Vedci vysvetľujú, že pochopenie toho, ako pulzné nabíjanie v odlišných frekvenciách ovplyvňuje batériu môže pomôcť pri vývoji nabíjacieho procesu, ktorý by ešte viac šetril samotnú batériu.
Otázkou ostáva, či sa oplatí viac citlivejšie nabíjanie tradičných lítium-iónových batérií alebo výskum nového typu odolnejšej a výkonnejšej batérie. Výskumníci z Tokijskej univerzity v rámci svojej práce predstavili koncept solid state lítium-iónovej batérie, ktorý by mohol tie tradičné prekonať vo výkone a životnosti.
Na rozdiel od tradičných lítium-iónových batérií nemajú solid-state batérie riziko toho, že sa elektrolyt dostane von z batérie. Zároveň neexistuje riziko, že by používaním batérie vznikal toxický plyn. Autori štúdie teda konštatujú, že objav nového materiálu by mohol v blízkej budúcnosti viesť výskum solid-state batérii. Nový materiál pomáha odstrániť riziká, ktoré sa so solid-state batériami spájajú. Viac o ňom vysvetľujeme v tomto článku.
Komentáre