Ученые нашли способ восстановления старых батарей с помощью "магии" расплавленной соли

Ученые из Школы материаловедения и инженерии Центрального южного университета (Китай) разработали стратегию регенерации расплавленной соли в условиях высоких температур, преодолевая ограничения традиционных расплавленных солей, которые не могут полностью восстановить сильно деградировавшие литий-ионные батареи при низких температурах, пишет interestingengineering.com.

Кстати, разработан прорывной литий-воздушный аккумулятор для дронов. Он имеет намного большую плотность энергии, чем литий-ионные аналоги, что позволяет БПЛА летать дольше без подзарядки.

Ежегодно выбрасывается колоссальное количество литий-ионных аккумуляторов, и только 5% из них перерабатываются во всем мире, что составляет 8 млн т отходов в год. В связи с растущим спросом на хранение энергии отходы литий-ионных аккумуляторов увеличиваются на 20% в год, что приводит к критическим показателям утилизации и вызывает серьезные опасения по поводу переработки, поскольку, по прогнозам, к 2036 году они могут превысить 136 000 т.

Расплавленные соли, несмотря на свои преимущества, не в состоянии в полной мере решить такие проблемы, как существенная потеря активного лития, примесные фазы и структурные дефекты. Эти ограничения препятствуют восстановлению производительности в сильно поврежденных батареях, требуя срочной оптимизации систем расплавленной соли.

В исследовании команда ученых представила усовершенствованный подход с использованием расплавленной соли, который подразумевает применение высокотемпературных условий для улучшения регенерации катода. Включая высокоплавкий хлорид калия (KCl), они улучшили ионный обмен и массоперенос, что позволило полностью перекристаллизовать сильно деградировавшие катоды S-NCM, образованные путем объединения никеля (Ni) и марганца (Mn) с оксидом лития-кобальта (LCO).

Результаты показали, что метод эффективно восстанавливает структурные дефекты, минимизирует примесные фазы и восстанавливает потерянный литий, что приводит к значительному повышению стабильности и производительности батареи. Процесс регенерации позволяет тройным катодам, называемым R-NCM, развиваться в стабильные отдельные зерна. Это преобразование эффективно восстанавливает структурные дефекты, которые образовались из-за сильной деградации кристалла с течением времени.

Кроме того, переработанный катод с монокристаллической структурой эффективно подавляет трещины частиц и вредные побочные реакции во время циклирования, обеспечивая сохранение емкости 81,2% после 200 циклов при 1 градусе Цельсия.

Теперь исследовательская группа надеется расширить применение этого метода регенерации на более широкий диапазон деградированных катодов литий-ионных аккумуляторов, включая катоды с различным составом переходных металлов.