Любое электронное устройство с аккумуляторной батареей постепенно разряжается, даже будучи полностью выключенным. Как оказалось, одна из причин тому — удивительный и весьма распространённый производственный дефект, выявленный исследователями из канадского Галифакса.

Источник изображения: Kamil S/unsplash.com

По словам доцента Университета Далхаузи Майкла Метцгера (Michael Metzger), речь идёт о совершенно неожиданном явлении, о котором никто не мог бы подумать. Проблема заключается в использовании крошечных фрагментов пластиковой ленты, используемой для крепления компонентов аккумулятора.

Как известно, аккумуляторы отдают энергию благодаря протекающим в них химическим реакциям. Каждая батарея состоит из анода, катода и электролита (в виде жидкости или пасты/геля). При подключении аккумулятора к гаджетам, электроны движутся по электродам, обеспечивая питанием смартфоны, ноутбуки и прочие гаджеты. Проблемы возникают в случае, если электроны движутся не по электродам/кабелям, а от одного электрода к другому внутри электролита, что и приводит к разрядке без малейшей внешней нагрузки — поэтому заряд теряют даже выключенные устройства.

В поисках идеального аккумулятора исследователи использовали батареи в очень тёплой среде — при 85 градусах по Цельсию — в таких условиях аккумуляторы обычно теряют полезные свойства намного быстрее. В ходе одного из тестов было замечено окрашивание электролита в красный цвет, чего не должно было произойти, поскольку батарея представляет собой замкнутую систему — что-то произошло внутри неё самой.

Источник изображения: Brett Ruskin/CBC

В результате химических анализов выяснилось, что в электролите появились примеси диметилтерефталата (ДМТ), из-за которого и происходила самопроизвольная разрядка аккумуляторов. Оказалось, ДМТ структурно напоминает молекулу полиэтилентерефталата (ПЭТ) — последний используется для выпуска пластиковых бутылок, контейнеров для еды и т.д. А также для соединения компонентов аккумуляторов. Почти микроскопические кусочки пластика проникали в электролит и вызывали химические реакции, а значит постепенную самопроизвольную разрядку АКБ. Примечательно, что данный материал используется производителями аккумуляторов повсеместно.

После того как Метцгер и его команда поделились открытием в ноябре 2022 года, информацией заинтересовались многие производители компьютеров и электротранспорта. По данным учёных, многие компании уже готовы заменять подобные компоненты в своих АКБ во избежание быстрой саморазрядки.

Учёные уже предложили решение — использовать вместо ПЭТ чуть более дорогой, но не менее распространённый материал — полипропилен, применяемый для выпуска более надёжных пластиковых товаров и более устойчивый к химическому воздействию.

Американская General Motors рассматривает переход на использование цилиндрических аккумуляторов в своих электромобилях вместо пакетных вариантов, применяющихся сегодня. Это обещает производителю ряд преимуществ. Аналогичной стратегии либо уже придерживаются другие ведущие автопроизводители, либо готовятся рассмотреть такую возможность.

Источник изображения: General Motors

Известно, что американский автогигант использует пакетные аккумуляторы производства LG Energy Solution. Как сообщает The Elec со ссылкой на отраслевые источники, новый выбор GM и привёл к тому, что строительство совместного с LG нового завода было отменено. Тем временем автоконцерн принимает меры к окончательному переходу на цилиндрические варианты. Ожидается, что они будут внедряться в будущих моделях.

По имеющимся данным, GM намерена выбрать аккумуляторы 4680 — того же типа, что применяются Tesla. По данным издания, их использование рассматривают и другие производители электромобилей вроде BMW, Volvo и Stellantis — считается, что АКБ 4680 лучше подходят для электромобилей в сравнении с другими цилиндрическими версиями.

Известно, что для производителей АКБ процесс выпуска анодов, катодов и сепараторов и упаковка их в цилиндрические корпуса является чрезвычайно простым. При этом цилиндрические аккумуляторы имеют более низкую «плотность энергии» в сравнении с пакетными или призматическими, поскольку при упаковке в большие блоки остаётся довольно много свободного места.

Использование длинных цилиндрических аккумуляторов типа 4680 длиной 80 мм делает их применение более эффективным — при упаковке свободного пространства остаётся меньше. В Tesla этот вариант благодаря специальным доработкам ещё более компактен.

Похоже, в General Motors решили перейти на использование цилиндрических аккумуляторов на фоне растущих в индустрии цен. Цилиндрические АКБ являются старейшим типом, поэтому у производителей уже давно отработаны технологии их изготовления и имеется немало решений для снижения себестоимости производства.