Международная группа исследователей под руководством профессора химического и биологического машиностроения в Университете Колорадо в Боулдере Майкла Тони выяснила причину саморазряда. Результаты исследования они опубликовали в журнале Science.
Интересно Первый в мире "водородный" город будет производить до 600 тонн "зеленой энергии"
Почему аккумуляторы теряют емкость
Литий-ионные батареи работают по такому принципу – ионы лития перемещаются от положительного полюса (анода) к отрицательному (катода) через раствор электролита. Именно это образует ток, который питает телефоны, ноутбуки и даже электромобили. Литий-ионные батареи являются самыми популярными в мире.
Процесс перемещения ионов лития происходит постоянно, однако со временем аккумуляторы теряют свою мощность и причиной этого считалось то, что не все ионы возвращаются на анод.
Команда Тони использовала Advanced Photon Source (APS) – мощный рентгеновский аппарат в Аргоннской национальной лаборатории в Иллинойсе, чтобы определить причину саморазряда. В результате удалось выяснить, что из-за реакции между литием и катодом после полной зарядки аккумулятора образуется водород. Атомы водорода остаются на катоде, где бы должен был во время разряда быть литий. То есть ионы не могут достичь катода через водород, что приводит к уменьшению электрического тока и емкости аккумулятора.
Литий-ионные батареи теряют емкость из-за водорода / Фото Pexels
Это открытие позволит продолжать работу над созданием специального материала для покрытия катода, которое бы блокировало атомы водорода. Среди вариантов – оксид алюминия, однако сейчас ученые не уверены в том, будет ли это эффективно.
Однако так или иначе, эти исследования позволят работать над созданием долговечных аккумуляторов, что будет уменьшать количество отходов в виде уже использованных батарей. Также это будет способствовать развитию решений по хранению возобновляемой энергии и снижению стоимости хранения избыточной энергии. Для электромобилей это будет означать отсутствие снижения дальности или необходимости замены аккумуляторной батареи даже после многих лет использования автомобиля, тем самым увеличивая их принятие.