2 dni temu
Chińscy naukowcy z Uniwersytetu w Fudan znaleźli metodę na przedłużenie życia baterii litowo-jonowych z 1500 do 12 000 cykli ładowania. Nowy sposób regeneracji baterii ma ograniczyć problem zagospodarowania zużytych baterii i poprawić efektywność ich wykorzystania. Wyniki badań opublikowano w Nature, renomowanym czasopiśmie naukowym.
Jak działają baterie litowo-jonowe
Baterie litowo-jonowe składają się z czterech części: katody, anody, separatora i elektrolitu, w którym znajdziemy jony litu. W obrębie baterii jony litu przemieszczają się pomiędzy katodą i anodą, przekazując w ten sposób energię.
Czytaj więcej: Czy wodór w transporcie okaże się ślepą uliczką?
Wraz z upływem czasu niektóre jony litu osadzają się wewnątrz baterii, co tworzy tzw. martwy lit. W ten sposób zmniejsza się koncentracja jonów litu w elektrolicie i spada pojemność baterii. Kiedy pojemność baterii spada poniżej 80% oryginalnej wartości, traci ona swoją użyteczność i zaprzestaje się jej wykorzystania.
Chińskie rozwiązanie
W celu rozwiązania problemu naukowcy przeprowadzili szereg eksperymentów. Ich celem był znalezienie sposobu na regenerację baterii. Zrozumienie sposobu, w jaki bateria traci swoje adekwatności, pozwoliło interdyscyplinarnemu zespołowi chińskich chemików, inżynierów materiałowych i molekularnych na wypracowanie rozwiązania.
Badacze wypracowali substancję, która jest w stanie przywracać osadzone jony litu do życia. Sprawia to, iż wydłuża się żywotność baterii i poprawiają jej osiągi.
Czytaj więcej: Samochody elektryczne w Polsce coraz popularniejsze. Czy dotacje zmienią rynek używanych elektryków?
Podstawowym osiągnięciem naukowców było opracowanie cząsteczki nośnej, którą można wstrzyknąć do zużywającej się baterii. Cząsteczka ta musiała spełniać kilka rygorystycznych kryteriów takich jak zdolność do rozpuszczania się w istniejącym elektrolicie bez zakłócania funkcjonowania baterii. Dodatkowo musiała być kompatybilna ze wszystkimi innymi materiałami, z których składa się bateria.
W celu identyfikacji adekwatnego rozwiązania zespół badaczy wykorzystał opartą o AI aplikację, która symulowała zachowania cząsteczek. Po serii testów, które objęły aż 240 różnych kombinacji, odnaleziono cząsteczkę soli litu LiSO₂CF₃, która spełnia wymogi kompatybilności z większością sprzedawanych na rynku baterii i jest relatywnie tania w produkcji.
Proces odnowy baterii
Proces odnowy baterii polega na wstrzyknięciu soli litu LiSO₂CF₃ w miejsca, gdzie znajdują się aktywne jony litu. W jego trakcie wytwarzają się niewielkie ilości gazu, a następnie bateria jest gotowa do ponownego naładowania. Cały zabieg nie wymaga demontażu ogniwa.
Czytaj więcej: Nowa linia transgraniczna połączy Mongolię z Chinami
Efektem prób było znacząca poprawa wytrzymałości baterii: średnio liczba cykli wzrosła z 1500 do 12 000. W raporcie na stronie uniwersytetu w Fudan mowa jest choćby o 60 000 cykli. Potencjał przemysłowego zastosowania tej technologii wynika z niewielkich kosztów tej metody względem klasycznych metod recyklingu czy produkcji nowych baterii.
Odpowiedź na ważne wyzwanie transformacji energetycznej
Wraz ze wzrostem znaczenia samochodów elektrycznych pojawia się coraz więcej pytań o możliwe sposoby wykorzystywania zużytych baterii. Tego rodzaju wydłużenie żywotności baterii może odegrać kluczową rolę w ograniczaniu odpadów związanych z rosnącym znaczeniem baterii w naszym życiu. Zwiększona efektywność baterii może przynieść przełom także dla rynku magazynowania energii.
Znajdziesz nas w Google News
