207 подписчиков
Учёные нашли способ продлить срок службы аккумуляторных батарей
Средний срок службы современных литий-ионных аккумуляторов составляет от 5 до 8 лет, после чего они теряют около 20% ёмкости и уже требуют утилизации. Учёные предполагают, что, изменив условия зарядки, их можно эксплуатировать десятилетиями.
Проведенная работа показала, что зарядка импульсным током существенно улучшает показатели, импульсный ток эффективно смягчает повышение импеданса (сопротивления) батареи и сводит к минимуму потери материалов в электродах.
Так графитовая батарея, заряженная при постоянном токе, как это происходит обычно, сохранила только 37,8% от своей первоначальной ёмкости после 1000 циклов, и должна прекратить обслуживание (когда ёмкость снижена до 80%) после 500 циклов. Напротив, батареи, заряженные импульсным током, демонстрируют значительно лучшие циклические характеристики. В частности, при импульсном токе с частотой 100 Гц коэффициент сохранения ёмкости аккумулятора достигает 66,48% после 1000 циклов при сроке службы >700 циклов. А при импульсном токе частотой 2000 Гц коэффициент сохранения ёмкости аккумулятора достигает 81,73% за 1000 циклов, т. е. более чем в два раза превышает срок службы при стандартной зарядке.
Исследование проводилось в сотрудничестве группы учёных из Германии и Дании. Для оценки причин деградации использовалась рентгеновская абсорбционная спектроскопия.
На иллюстрации показаны процессы старения в батареях во время обычной зарядки (сверху) и во время зарядки импульсным током (снизу). Импульсная зарядка приводит к значительно меньшему количеству трещин в частицах графита.
Основываясь на результатах этого исследования, высокочастотную зарядку прямоугольным током можно использовать для продления срока службы коммерческих LI-батарей. Чтобы ещё лучше оптимизировать протокол зарядки, этот эффект предстоит исследовать с большим количеством факторов. Выяснилось, что частота 2000 Гц полезна, поэтому тестирование ещё более высоких частот может быть интересным. Однако, в теории, частота импульсов не должна быть выше частоты, на которой импеданс становится индуктивным, а зарядка в этих условиях прекращается
#battery
1 минута
11 апреля 2024