Не только от перезарядки: ученые выявили неожиданную причину деградации батарей

Об этом пишет портал Tech Xplore. До сих пор считалось, что ухудшение характеристик аккумулятора в первую очередь связано с перезарядкой. Однако это объяснение не учитывало ухудшение, происходящее при, казалось бы, стабильных условиях напряжения.

Ученые из Пхоханского университета науки и технологий (POSTECH) и Университета Сонгюнгван поставили перед собой задачу решить эту загадку. Для этого они сосредоточились на исследовании процесса разрядки.

В ходе исследования команда выявила, что когда батарея используется в течение длительного времени без подзарядки, на поверхности катода происходит явление, известное как реакция квазиконверсии. Это значит, что кислород выходит с поверхности и соединяется с литием, образуя оксид лития (Li 2 O) во время разряда. Далее это соединение реагирует с электролитом, выделяя газ и ускоряя деградацию аккумулятора.

Ученые также обнаружили, что квазиконверсия протекает более интенсивно в катодах с высоким содержанием никеля. По их данным, эффекты процесса деградации, включая разбухание батареи, становятся более выраженными, когда батареи используются до истощения больше част емкости.

Кроме того, исследователи нашли простое, но эффективное решение этой проблемы. Речь идет об оптимизации использования батареи и недопущении полной разрядки. Так, в экспериментах с батареями с высоким содержанием никеля (содержащими более 90% никеля) те, которые были разряжены достаточно глубоко, чтобы запустить реакцию квазипреобразования, сохранили только 3,8% своей емкости после 250 циклов, тогда как батареи с контролируемым использованием сохранили 73,4% своей емкости даже после 300 циклов.

"Влияние разряда — фактический процесс использования батареи — до сих пор в значительной степени игнорировалось. Это исследование представляет собой важное направление для разработки более долговечных батарей", — отметил профессор Джихен Хонг, возглавлявший исследование.

Также сообщалось, что американский стартап Inlyte представил железо-натриевую батарею, предназначенную как для среднего (4–10 часов), так и для длительного (24+ часов) хранения энергии.