Старые литий-ионные аккумуляторы лучше!

Новая батарея заряжается в течение дня, после ее повторного использования в течение года или двух резервное питание сокращается до нескольких часов. Ученые называют это снижение производительности батарей "потускнением емкости". Вы когда-нибудь задумывались, почему это происходит?

Исследователи из Аргоннской национальной лаборатории, штат Иллинойс, выяснили подробные химические изменения, происходящие внутри литий-ионной батареи, которые приводят к снижению емкости. Резервное питание или емкость литий-ионных аккумуляторов зависит от количества ионов лития, которые перемещаются между их положительными и отрицательными клеммами. Движение этих ионов определяет зарядку и разрядку батарей.

Во время этого процесса перемещения взад и вперед ионы лития вступают в реакцию со многими ионами переходных металлов, а именно марганца. Эти реакции вызывают временные изменения в степенях окисления этих металлов. После многократного использования аккумуляторов, то есть повторяющегося круговорота ионов лития, часть ионов марганца выходит из катодной области аккумулятора и осаждается в анодной области.

Согласно исследовательской статье, опубликованной в Журнале электрохимического общества, ионы марганца дополнительно реагируют с межфазой твердого электролита батареи. Эти промежуточные фазы образуются в результате реакций между анодом и жидким электролитом, которые помогают перемещать ионы лития между двумя электродами.

Реакция марганца и межфазного соединения приводит к разложению жидкого электролита. Этот процесс разложения происходит одновременно с захватом ионов лития в промежуточной фазе. Это постепенно уменьшает общее количество доступных ионов лития, которые могут опосредовать процесс зарядки и разрядки батарей.

Кроме того, некоторые из этих реакций могут привести к неполному сокращению межфазного. Из-за чего они продолжают реагировать с большим количеством ионов лития. Эта цепная реакция еще больше уменьшает количество ионов лития внутри батареи, тем самым вызывая снижение их емкости.

По словам исследователей, которые внесли свой вклад в упомянутое исследование, количество ионов марганца, которые транспортируются к аноду, является основным фактором, определяющим скорость и степень потери емкости. Они также предположили, что информация, полученная в результате исследования, может быть использована для разработки новых механизмов регулирования, которые могут помочь контролировать количество транспортируемых ионов марганца. Таким образом, это уменьшило влияние потери емкости на эффективность литий-ионных аккумуляторов.

Устранение проблемы потери емкости может привести к тому, что литий-ионные аккумуляторы станут более популярными среди владельцев плавсредств, поскольку они уже обеспечивают большую глубину разряда и повышенную безопасность, более длительное сохранение заряда, что, очевидно, делает их превосходящими все другие морские аккумуляторы.