Европейские ученые разрабатывают самовосстанавливающиеся аккумуляторы, оснащенные системой диагностики внутренних повреждений и начала ремонта, - технологией, которая может удвоить длительность использования электромобилей на одной подзарядке.
Как сообщается, указанное исследование направлено на устранение износа аккумуляторов, ключевого фактора, ограничивающего функциональное использование электромобилей и их внедрение. “Увеличение срока службы батареи также сократит углеродный след электромобилей, что принесет беспроигрышную выгоду как потребителям, так и окружающей среде”, - говорится в пресс-релизе исследователей.
Эта работа является частью финансируемой ЕС инициативы компании PHOENIX со штаб-квартирой в Бломберге, Германия, являющейся производителем средств промышленной автоматизации. Проект направлен на создание долговечных аккумуляторов для поддержки перехода транспортного сектора к выполнению требований Европейского союза по нулевому выбросу вредных веществ для новых автомобилей к 2035 году. “Идея заключается в том, чтобы увеличить срок службы батареи и уменьшить ее углеродный след, поскольку одна и та же батарея может восстанавливаться сама по себе, что в целом требует меньше ресурсов”, - заявил Йоханнес Циглер, специалист по материаловедению из немецкого Института силикатных исследований Фраунгофера ISC.
В рамках проекта PHOENIX, в котором участвуют ученые из Швейцарии, Германии, Бельгии, Испании и Италии, разрабатывается система внутренних датчиков аккумуляторов. Эта система предоставляет более подробные данные, чем существующие системы управления аккумуляторами (BMS), которые в основном отслеживают основные параметры безопасности. “В настоящее время использование измеряемых значений температуры, напряжения и тока очень ограничено”, - отметил Ив Стауффер, инженер Швейцарского центра электроники и микротехнологий (CSEM). “Указанные параметры должны быть дополнены оценкой оставшегося запаса энергии, это обеспечивает безопасность аккумулятора”.
Система PHOENIX использует датчики для обнаружения физического изменения состояния аккумулятора, создания внутренних тепловых карт и определения появления специфических газов, обеспечивая раннее предупреждение о повреждении батареи. “Когда мозг батареи решает, что требуется ремонт, активируется процесс заживления. Это может означать, например, придание батарее необходимой формы или целенаправленное нагревание, чтобы запустить механизмы самовосстановления внутри”, - поясняется в пресс-релизе.
Согласно представленной исследователями информации, они изучают несколько методов, в том числе целенаправленное нагревание для восстановления химических связей в аккумуляторах. “Идея заключается в том, что при термической обработке восстанавливаются некоторые уникальные химические связи”, - объяснил Лю Суфу, химик-изготовитель аккумуляторов в CSEM.
Другой метод использует магнитные поля для разрушения “дендритов”, металлических наростов, которые могут вызывать короткие замыкания. Также улучшается производительность батареи: в марте 2025 года исследователями была отправлена партнерам новая партия прототипов датчиков и триггеров для тестирования батарейных отсеков.
Помимо продления срока службы аккумуляторов, проект также направлен на повышение их производительности. “Мы пытаемся разработать аккумуляторы следующего поколения с более высокой плотностью энергии”, - добавил Суфу. Команда тестирует использование кремния в анодах аккумуляторов, которые могут накапливать больше энергии, чем стандартный графит.
Также сообщается, что разрабатываемая исследователями в рамках проекта технология самовосстановления может обеспечить стабильность работы аккумулятора, необходимую для того, чтобы аноды на основе кремния стали коммерчески востребованными и потенциально привели к созданию электромобилей с большим радиусом действия.
В сообщении европейских исследователей указывается, что инициатива направлена на удовлетворение растущего спроса на электромобили и может снизить зависимость отрасли от таких важных сырьевых материалов, как литий и никель. Исследователи признают, что датчики увеличивают производственные затраты, и в этой связи они работают над оптимизацией технологии для обеспечения экономической целесообразности такой инновации.