Исследователям Стэнфордского университета удалось установить, что литийметаллические аккумуляторы способны увеличивать свой срок службы, если их время от времени полностью разряжать и оставлять в таком состоянии. Одновременно после такой манипуляции повышается фактическая ёмкость аккумулятора, как показало исследование.

Источник изображения: Samsung SDI

По информации Electrek, такими выводами в своей статье в журнале Nature делится студент Стэнфордского университета Вэньбо Чжан (Wenbo Zhang), который занимается материаловедением и инженерными дисциплинами. Авторами исследования был найден простейший и доступнейший способ улучшения эксплуатационного ресурса литийметаллических аккумуляторов. Оставляя их в разряженном состоянии на какое-то время, можно добиться не только восстановления утраченной ёмкости, но и эксплуатационного ресурса батареи. Реализовать этот эффект можно исключительно за счёт программного обеспечения, управляющего процессом заряда аккумуляторов, а потому экономический эффект от внедрения этого новшества будет весьма высоким.

Как правило, литийметаллические аккумуляторы способны на 30 % превосходить литийионные по удельной ёмкости в пересчёте на массу, но при этом они уступают им в эксплуатационном ресурсе, поэтому применять их на том же электротранспорте достаточно проблематично. Американские исследователи выяснили, что нивелировать этот недостаток частично можно за счёт изменения алгоритма зарядки. Правда, пользователь при этом должен понимать, что эксплуатируемое им устройство или транспортное средство в какой-то момент захочет «отдохнуть» с разряженной батареей, чтобы частично восстановить её ресурс. Программное обеспечение должно выбирать удобный для человека период для проведения подобных технических мероприятий. Впрочем, ПО можно настроить таким образом, чтобы ячейки в составе батареи «тренировались» поочерёдно, без ущерба для общей доступной пользователю ёмкости.

В процессе эксплуатации аккумуляторов литийметаллического типа формируются отдельные частички лития, которые не возвращаются обратно в электролит при регулярных циклах зарядки и разрядки, тем самым сокращая ресурс анода. Учёным в ходе эксперимента удалось частично вернуть эти крохотные кусочки лития в состав анода, оставив аккумулятор в разряженном состоянии всего на один час. Этим способом можно восстанавливать не только рабочую ёмкость литийметаллических аккумуляторов, но и увеличивать срок их службы. Поскольку типовая тяговая батарея электромобиля содержит до 4000 аккумуляторных ячеек, программным способом их можно реабилитировать поочерёдно, не создавая особых неудобств при эксплуатации.

Разработкой литий-металлических аккумуляторов интересуются сразу несколько компаний. Одной из самых известных является SES, но аналогичные изыскания проводит и американский стартап Soelect, которому в феврале удалось привлечь инвестиции General Motors. Ещё более крупное вложение на сумму $200 млн готова сделать корейская химическая компания Lotte Chemical, чтобы построить в США предприятие по производству анодов.

Источник изображения: Soelect

Данные компоненты в исполнении Soelect получили обозначение LiX, они позволяют производить литий-металлические аккумуляторы, способные при температурах не ниже 4 градусов Цельсия полностью восстанавливать заряд за 15 минут. Состав анодов LiX также удобен для вторичной переработки, как поясняют разработчики. Представители GM ранее отмечали, что разработки Soelect смогут найти применение не только в составе аккумуляторов Ultium следующего поколения, но и перспективных батарей с твердотельным электролитом.

Южнокорейский химический концерн Lotte Chemical, как сообщает Reuters, выделил $200 млн на нужды масштабирования производства анодов Soelect для литий-металлических аккумуляторов на территории США. Ожидается, что профильное предприятие будет построено к 2025 году, и сможет выдавать аноды LiX в массовых количествах. Литий-металлические аккумуляторы не только быстрее заряжаются, но и обладают более высокой плотностью хранения заряда. Lotte Chemical сама специализируется на производстве фольги для электродов, сепараторов и органических растворителей для электролита, поэтому для неё инвестиции в Soelect являются стратегическими.