Новое исследование показало, что быстрая зарядка литий-ионной батареи, а затем ее очень быстрая разрядка могут быть не такими разрушительными как считалось ранее.

И теперь выглядит так, что плюсы медленной зарядки и разрядки были переоценены. Исследование было проведенно учеными из Стэнфордского Университета и Института Материаловедения И Энергетики Стэнфорда (Stanford Institute for Materials & Energy Sciences — SIMES) в Отделении Энергетики Национальной Лаборатории Ускорителей (DOE at SLAC National Accelerator Laboratory, которая занимается разработкой ускорителей элементарных частиц) при содействии коллег из Сандийской Национальной Лаборатории (Sandia National Laboratories), Американского отделения Технологического Института Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology America) и Национальной Лаборатории Лоуренса Беркли (Lawrence Berkeley National Laboratory).

Результаты опровергают превалирующее мнение что сверхбыстрая зарядка батарей негативно отражается на состоянии электродов в сравнении с зарядкой с меньшей скоростью. К тому же, вероятно, ученным удастся модифицировать электроды или метод зарядки батарей для обеспечения более равномерного процесса разрядки и зарядки батарей и продлению срока их службы.

«Процессы, происходящие на электродах в процессе зарядки и разрядки являются одними из многих факторов, определяющих срок службы батареи, однако до данного исследования эти процессы не были досконально изучены. Мы перешли на новый уровень понимания деградации свойств батареи», — говорит ведущий автор исследования Вильям Чу (William Chueh) из SIMES.

По его словам, результаты исследований могут быть применены непосредственно для модификации в настоящее время устанавливаемых в литий-ионные аккумуляторы оксидных и графитовых электродов. И, по крайней мере, половины тех, что находятся сейчас в разработке.

Очень важным источником износа батарей служат набухание и усадка негативного и позитивного электродов по мере того, как они адсорбируют и высвобождают ионы электролита во время зарядки и разрядки.

источник: facepla.net

Во время исследований ученные проводили наблюдения за литий-железо-фосфатным катодом. Если большинство или все наночастицы материала активно участвуют в процессе зарадки и разрядки, то они абсорбируют и высвобождают ионы более мягко и равномерно. Однако, если только небольшой процент частиц материала участвует в процессах, они имеют тенденцию к быстрому распаду и разрушению, снижая производительность батареи.

Предыдущие исследования вызвали противоречащие взгляды на то, как ведут себя наночастицы материала катода. Для того чтобы копнуть глубже, ученные создали небольшие, размером с монету, батареи, зарядили их используя разные сочетания напряжения и длительности процесса зарядки, после чего быстро разобрали и промыли компоненты для остановки процессов зарядки/разрядки.