Ученые нашли способ “воскресить” стареющие батареи и увеличить их срок службы в 2 раза

Исследователи из Института материаловедения и инженерии Нинбо (КНР) и Чикагского университета (США) разработали инновационный подход, который обеспечивает 100-процентное восстановление напряжения в стареющих аккумуляторах.

Ключевым моментом является разработка материалов с нулевым тепловым расширением (ZTE).

Как сообщает издание interestingengineering.com, литий-ионные батареи, несмотря на свою дороговизну, остаются популярным решением для хранения энергии. Ученые стремятся увеличить срок их службы, обеспечив более высокую окупаемость инвестиций.

Одним из важных открытий стало выявление отрицательного теплового расширения (NTE) в оксидных катодных материалах, содержащих литий. При нагревании до 150–250 °C эти материалы демонстрируют сжатие, что противоречит обычным законам термодинамики. Ученые объяснили это явление термически обусловленными переходами беспорядок-порядок. Вместо того, чтобы рассматривать это как дефект, они нашли способ использовать это как настраиваемый параметр, что дало больше информации о связи активности кислорода и поведении NTE.

В результате был разработан первый в мире катод с нулевым тепловым расширением (ZTE), который предотвращает тепловое расширение, улучшая структурную целостность и долговечность материала.

Под воздействием импульсов 4 В исследователи смогли восстановить решетчатую структуру батареи, что привело к почти 100-процентному восстановлению напряжения. Это открытие может привести к созданию более интеллектуальных систем подзарядки, которые помогут восстановить работоспособность стареющих батарей в электромобилях, удлиняя их срок службы.

Кроме того, в литий-ионных аккумуляторах используется электроотрицательная природа кислорода для переноса электронов на катод, что увеличивает емкость батареи на 30%. Однако такие технологии имеют и недостатки, включая возможную потерю кислорода при зарядке, что может снижать напряжение и уменьшать долговечность аккумулятора.

Источник: interestingengineering.com.