Розроблено технологію, що повністю відновлює напругу літій-іонних акумуляторів

Розроблено технологію, що практично повністю відновлює напругу в літій-іонних акумуляторах, схильних до старіння.

Її розробили вчені з Інституту матеріалознавства Нінбо Китайської академії наук у співпраці з університетом Чикаго.

Традиційні Li-Ion-батареї з катодами на основі літій-збагачених шаруватих оксидів можуть забезпечувати високу ємність — понад 300 мА·ч/г — за рахунок окисно-відновних реакцій кисню. Незважаючи на значне збільшення щільності енергії (до 30%), такі реакції викликають структурні спотворення в кристалічній решітці, що призводить до зниження напруги та прискореного зносу акумуляторів.

У ході дослідження була виявлена ​​анормальна особливість: певні оксиди з високим вмістом літію починають стискатись при нагріванні в діапазоні від 150 до 250 °C, що суперечить звичайним уявленням термодинаміки. Вчені пояснюють це ефектом температурного впорядкування — за цих умов матеріал переходить із хаотичного стану до більш організованої кристалічної структури. Команді вдалося навчитися контролювати цей перехід.

Як зазначив провідний автор дослідження Цю Бао, завдяки точному інженерному настроюванню стало можливо регулювати теплове розширення, переводячи його в нульову або навіть негативну область. Це призвело до створення першої у світі катодної структури, не схильної до теплового розширення. При напрузі 4 В матеріал повертається в упорядкований стан, і акумулятор майже повністю відновлює колишню напругу.

На думку авторів, ця технологія відкриває шлях до створення інтелектуальних зарядних систем, здатних відновлювати характеристики батарей безпосередньо в процесі експлуатації, збільшуючи термін служби вдвічі. Це може вдихнути нове життя в старіючі акумулятори та електромобілі, значно знизивши витрати на заміну.