Революційний термін служби батареї: повторне відкриття літій-іонної потужності

Китайські дослідники з престижного Шанхайського університету Фудань здійснили технологічний прорив, який може призвести до значного покращення роботи літієвих батарей. Основною причиною зниження потужності літій-іонних акумуляторів є зростання міжфазного шару твердого електроліту (SEI), який утворюється на аноді акумулятора. Цей заборонний шар, дедалі більш конкурентний для іонів літію, посилює опір і зменшує довговічність.

Кілька факторів, зокрема деградація електродів, погіршення електроліту та інші впливові параметри, як-от густина струму, температура та конвекція електроліту, сприяють зменшенню запасів потужності літій-іонних батарей. Як наслідок, низький рівень заряду акумулятора може стати настільки низьким, що акумулятори стануть непридатними для використання.

Техніка збільшення терміну служби літію: пряме впорскування літію

Реагуючи на кризу терміну служби батареї, дослідницька група розробила геніальний метод омолодження використаних елементів. Безпосередньо вводячи новий літій у ці елементи, команда поповнює літій, втрачений під час життєвого циклу батареї. Цей підхід нещодавно було детально описано в науковому журналі Nature.

Технологія відродження використовує штучний інтелект (ШІ) та органічну електрохімію для створення унікальної збагаченої літієм сполуки. Ця сполука вивільняє свій переносимий літій під час впливу правильних умов напруги всередині батареї. Одна додаткова перевага полягає в тому, що цей процес утворює газоподібні побічні продукти, що дозволяє ефективно випускати повітря та прокладати шлях для надходження літію.

Дослідження функціональних солей: роль машинного навчання

Блиск машинного навчання відіграв ключову роль у відкритті потенціалу функціональних солей, життєво важливих у процесі відродження. Слід зазначити, що трифторметансульфінат літію (LiSO2CF3) став багатообіцяючою сіллю, що демонструє оптимальну електрохімічну активність, потенційне утворення продуктів і, що найважливіше, виняткову питому ємність і розчинність електроліту. Використання таких солей потенційно може збільшити довговічність літій-іонної батареї до безпрецедентних 12 000–60 000 циклів.

Тестування та перевірка: розгортаються демонстрації

Щоб перевірити ці системи, було здійснено кілька демонстраційних спроб із використанням катода без літію напругою 3,0 В, 1192 Вт кг кг−1, оксиду хрому в безанодній комірці та катода з органічного сульфурованого поліакрилонітрилу в пакетній комірці 388Вт·год кг−1 із терміном служби 440 циклів. Результати були обнадійливими, продемонструвавши значне покращення щільності енергії, чудову екологічність і зниження витрат порівняно з традиційними літій-іонними батареями.

Крім того, звичайний комерційні акумулятори LiFePO4 тривалість їх життя значно подовжилася. Наприклад, наявний у продажу графіт Елемент LiFePO4 зберіг 96,0% збереження ємності після колосальних 11 818 циклів за умови постійного зовнішнього постачання літію. Ця відновлююча технологія може революціонізувати термін служби батареї, обіцяючи захоплююче оновлення для літій-іонних батарей.