Grudki litu zwane też wyspami, to jeden z problemów, pojawiający się podczas eksploatacji akumulatorów. Można jednak go rozwiązać
Zapewne wszyscy z Was słyszeli o dendrytach, które obniżają pojemność akumulatorów i finalnie mogą nawet doprowadzić do jego zapalenia. Jednak czy słyszeliście o tym, że wraz z kolejnymi cyklami rozładowywania i ładowania w ogniwach akumulatorów gromadzą się nieaktywne grudki litu?
Czytaj też: Nio ET5 to chiński rywal dla Modelu 3, który pojawi się wkrótce w Europie. Będzie można go kupić bez baterii
Te tworzą się naturalnie podczas pracy ogniw, czyli przemieszczania się jonów litu między elektrodami. Niektórym z nich zakończenie podróży nie jest jednak dane i wtedy stają się nieaktywne elektrochemicznie, tworząc właśnie grudki, przyczyniające się do spadku pojemności, a nawet wydajności akumulatorów.
Zawsze uznawałem ten odizolowany lit za zły, ponieważ powoduje rozpad akumulatora, a nawet jego zapalenie. Jednak odkryliśmy, jak elektrycznie ponownie połączyć ten ‘martwy’ lit z elektrodą ujemną, aby go reaktywować– powiedział Yi Cui, profesor Stanford, który kierował badaniami opublikowanymi w Nature.
W swoich testach naukowcy najpierw udowodnili, że te grudki nie są w rzeczywistości pozbawione wcześniejszych właściwości. Nie były jednak w stanie wchodzić w reakcję z elektrodami, bo przez swoją niższą “mobilność” w ogniwie nie mogły do nich dotrzeć.
Te grudki przypominają bardzo powolnego robaka, który przesuwa głowę do przodu i wciąga ogon, aby poruszać się nanometr po nanometrze. W tym przypadku, transport odbywa się poprzez rozpuszczanie na jednym końcu i odkładanie materiału na drugim końcu. Jeśli uda nam się utrzymać robaka litowego w ruchu, w końcu dotknie on anody (jednej z dwóch elektrod) i ponownie ustanowi połączenie elektryczne.
Wygląda na to, że bardzo intensywne i trwające chwile rozładowanie akumulatora po zakończeniu procesu ładowania, to klucz do poprawy możliwości akumulatorów samym ładowaniem
Z takim oto celem (utrzymania grudek w ruchu podczas ładowania i rozładowywania akumulatorów), badacze zaczęli przeprowadzać kolejne eksperymenty w innych akumulatorach. Wykorzystali też w tym celu symulacje komputerowe, aby wykazać, że te grudki litu można wykorzystać poprzez poprawki w samym procesie ładowania.
Odkryliśmy, że możemy przesuwać wyspy litu w kierunku anody podczas rozładowywania i że ruchy te są szybsze przy wyższym prądzie. Dodaliśmy więc szybki, wysokoprądowy etap rozładowywania zaraz po naładowaniu baterii, który przesunął odizolowany lit na tyle daleko, że ponownie połączył go z anodą. To reaktywuje grudki litu.– powiedział autor badania, Fang Liu.
Czytaj też: Tańsze elektryczne motocykle LiveWire na horyzoncie. Zapewni to platforma Arrow wagi średniej
Według zespołu przełom ten zwiększył żywotność akumulatora testowego o 30%. To z kolei może doprowadzić do rewolucji na poletku akumulatorów litowo-metalowych, czyli tych nowej generacji, a nawet tych obecnych, zwiększając ich trwałość i tym samym maksymalny zasięg, który ograniczałby się w mniejszym stopniu.
