Wielu z nas zapewne życzyłoby sobie, żeby akumulatory litowo-jonowy były technologią niezawodną i długowieczną. Niestety wciąż tak nie jest. Tworzy to jednak przestrzeń do wielu badań naukowych nad optymalizacją procesów elektrochemicznych pomiędzy elektrodami i elektrolitem. Amerykańscy naukowcy ze SLAC-Stanford University podzielili się na łamach periodyku Joule swoimi spostrzeżeniami, które okazują się być bardzo intrygujące.
Czytaj też: Akumulatory do pojazdów elektrycznych wreszcie pozwolą na znacznie więcej. Kluczowy jest jeden składnik
Uczeni donoszą, że pierwsze ładowanie akumulatorów jest wyjątkowo ważne. Mimo tego do tej pory mało kto zwracał na ten etap produkcji uwagę. Okazuje się natomiast, że ładując akumulator przy nietypowo wysokim natężeniu prądu, wydłużamy jego średnią żywotność o 50 proc. Do więcej skracamy także czas początkowego ładowania z 10 godzin do 20 minut – dowiadujemy się z prasówki SLAC-Stanford University.
Akumulator litowo-jonowy ładowany inaczej niż zazwyczaj. Natężenie prąd ma kluczowe znaczenie
W swoich badaniach naukowcy korzystali z modelu uczenia maszynowego. Pomogło im to w określeniu konkretnych zmian w strukturze elektrod, które odpowiadają za zwiększenie żywotności i wydajności akumulatorów. Zestaw danych nie był mały, ponieważ pochodził ze 186 baterii, które były projektowane według 62 różnych protokołów. Wysokie natężenie prądu podczas pierwszego ładowania jeszcze na taśmie produkcyjnej wydłużało żywotność baterii, ale również… podwyższona temperatura podczas „formowania” zwiększała wydajność akumulatora, a to dzięki tworzeniu się silnej i stabilnej stałej fazy elektrolitu.
Czytaj też: Elektryk przejedzie całą Polskę po 9-minutowym ładowaniu. Genialny akumulator w akcji
Autorzy badań przyznają wprost, że ich badania nie przynoszą gotowej recepty na wszystkie bolączki w budowie akumulatorów. William C. Chueh, członek zespołu naukowego cytowany w komunikacie dodaje: „Nie chcieliśmy po prostu zidentyfikować najlepszego przepisu na wykonanie dobrej baterii. Woleliśmy zrozumieć, jak i dlaczego to działa. Ta wiedza jest kluczowa dla znalezienia najlepszej równowagi między wydajnością baterii a wydajnością produkcji.”
Czytaj też: Azjatycka potęga stoi na gigantycznym złożu metali. Branża akumulatorów zaciera rączki
Dlaczego w ogóle ładowanie przy dużym natężeniu prądu tak wpływa na akumulator? Odpowiedzią jest wyższy procent litu w katodzie, który jest dezaktywowany i tym samym „oszczędzany” podczas inicjalnego ładowania. Starsze metody wskazywały na unieruchomienie około 9 proc. litu, a teraz było to aż 30 proc., co pozwalało na sprawniejszy cykl pracy i poprawiając wydajność w dłuższej perspektywie czasowej.