Репортаж от Wedoany，Исследовательская группа Кембриджского университета (University of Cambridge) обнаружила, что приложение соответствующего и стабильного физического давления к литий-ионным аккумуляторам может удвоить их срок службы. Это достижение может продлить срок службы аккумуляторов электромобилей, уменьшить количество выбрасываемых батарей и снизить экологическое давление, связанное с добычей ключевых полезных ископаемых.
В процессе зарядки и разрядки литий-ионных аккумуляторов ионы лития перемещаются между положительным и отрицательным электродами, что приводит к повторяющемуся расширению и сжатию объёма батареи. Механическое напряжение, возникающее при длительных циклах, ускоряет старение аккумулятора. В настоящее время улучшение материалов батареи или химического состава позволяет лишь незначительно увеличить срок службы.
Для решения этой проблемы исследовательская группа под руководством Кембриджского университета разработала экспериментальную установку, которая с помощью надувных подушек непрерывно оказывает стабильное давление на мягкие аккумуляторы и в реальном времени отслеживает изменения их объёма, чтобы изучить влияние давления на срок службы батарей. Мягкие аккумуляторы — это литий-ионные батареи, корпус которых герметизирован алюминиево-пластиковой композитной плёнкой.
Результаты экспериментов показали, что наилучшие характеристики батареи достигаются при давлении около 12,5 бар. Слишком высокое давление приводит к выделению металлического лития на поверхности отрицательного электрода, а недостаточное давление может вызвать растрескивание материала положительного электрода, и оба фактора ускоряют деградацию батареи.
Один из руководителей исследования, профессор инженерного факультета Кембриджского университета Майкл Де Вольдер (Michael De Volder), отметил, что исследовательская группа не изменяла электролит или материалы электродов, а проводила эксперименты непосредственно с коммерчески доступными аккумуляторами, доказав, что только оптимизация управления давлением может значительно продлить срок службы батарей.
Исследователи считают, что в будущем эта технология может снизить частоту замены аккумуляторов в электромобилях, уменьшить нагрузку на переработку отработанных аккумуляторов и снизить потребность в таких минеральных ресурсах, как никель и кобальт, тем самым уменьшая экологическое и социальное воздействие, связанное с добычей соответствующих полезных ископаемых. Это имеет большое значение для быстро развивающегося рынка электромобилей, особенно для рынка подержанных автомобилей. В настоящее время технология всё ещё находится на стадии лабораторной проверки, и в будущем потребуется её дальнейшее масштабирование и применение в коммерческих аккумуляторных системах. Соответствующие результаты исследования были опубликованы в британском журнале Nature Energy.
