Разработана технология, практически полностью восстанавливающая напряжение в литий-ионных аккумуляторах, подверженных старению.
Ее разработали ученые из Института материаловедения Нинбо Китайской академии наук в сотрудничестве с Чикагским университетом.
Традиционные Li-Ion-батареи с катодами на основе литий-обогащенных слоистых оксидов могут обеспечивать высокую емкость — свыше 300 мА·ч/г — за счет окислительно-восстановительных реакций кислорода. Несмотря на значительное увеличение плотности энергии (до 30%), такие реакции вызывают структурные искажения в кристаллической решетке, приводя к снижению напряжения и ускоренному износу аккумуляторов.
В ходе исследования была обнаружена анормальная особенность: определенные оксиды с высоким содержанием лития начинают сжиматься при нагревании в диапазоне от 150 до 250 °C, что противоречит обычным представлениям термодинамики. Ученые объясняют это эффектом температурного упорядочивания — в этих условиях материал переходит из хаотичного состояния в более организованную кристаллическую структуру. Команде удалось научиться контролировать этот переход.
Как отметил ведущий автор исследования Цю Бао, благодаря точной инженерной настройке стало возможно регулировать тепловое расширение, переводя его в нулевую или даже отрицательную область. Это привело к созданию первой в мире катодной структуры, не подверженной тепловому расширению. При напряжении 4 В материал возвращается в упорядоченное состояние, и аккумулятор почти полностью восстанавливает прежнее напряжение.
По мнению авторов, данная разработка открывает путь к созданию интеллектуальных зарядных систем, способных восстанавливать характеристики батарей прямо в процессе эксплуатации, увеличивая срок службы в два раза. Это может вдохнуть новую жизнь в стареющие аккумуляторы и электромобили, значительно снизив затраты на замену.
Теги:
