Przypomnijmy tylko, że samochody elektryczne są zasilane energią z akumulatorów litowo-jonowych. Katody w tych bateriach konstruuje się najczęściej z polikrystalicznego NMC, czyli materiału o wzorze chemicznym Li(Ni,Mn,Co)O2. Badacze z Uniwersytetu Michigan sprawdzili kilka istotnych właściwości tych elektrod, o czym potem napisali w artykule na łamach Energy & Environmental Science.
Czytaj też: Ładowanie samochodu elektrycznego przestanie być katorgą. I wcale nie chodzi o czas
Jak tłumaczą autorzy badań, dotychczas uważano, że podczas wyładowania akumulatora lit wnika przez cząstki na powierzchni i dyfunduje do masy. Owa reakcja elektrochemiczna ma ścisły związek ze stosunkiem pola powierzchni cząstki katody do jej objętości – lżejsze cząstki mają względnie większą powierzchnię, więc ładują się szybciej. Amerykańscy uczeni postanowili sprawdzić to założenie w praktyce. Wyniki okazały się zaskakujące.
Ładowanie akumulatora może być szybsze. Pomogą w tym pęknięcia w katodzie
Stworzyli oni testową platformę imitującą katodę, którą da się ładować i rozładowywać. Przeprowadzając wiele takich cykli dla pojedynczych cząstek, odkryli, że tempo ładowania w ogóle nie zależy od masy. Reakcja elektrochemiczna w katodzie zatem nie odbywa się tylko na powierzchni cząstek, ale również w ich środku.
Idąc dalej, uczeni wysnuli związek, że w dużych cząstkach muszą występować liczne spękania, które stanowią dodatkową powierzchnię, przez którą lit może dyfundować. Właśnie te spękania są dzisiaj solą w oku producentów samochodów elektrycznych, ponieważ przyspieszają one degradację elektrody i skracają żywotność akumulatora.
Czytaj też: Jazda elektrykiem pod wodą? Ten jechał i efekty były zaskakujące
Jak się jednak okazało, spękania w katodach nie muszą być czymś złym. Wręcz przeciwnie – sprawiają, że prędkość ładowania samochodu jest o wiele wyższa. Niestety sprawa nie jest tak zero-jedynkowa, jak byśmy chcieli. Jesteśmy w takim miejscu, że nie ma idealnego złotego środka – coś za coś, albo szybsze ładowanie i krótsze życie akumulatora, albo wolniejsze ładowanie i dłużej działająca bateria.
Naukowcy wyjaśniają, że ich odkrycie może prędzej przydać się podczas konstruowania nowej generacji akumulatorów monokrystalistycznych, które w swej naturze mają długą żywotność, a dzięki wiedzy na temat pęknięć w katodach mogą również stać się jednostkami szybko ładującymi się. Kiedy jednak do tego dojdzie? Odpowiedzi na to pytanie badacze z Michigan nie udzielają.
