Литий-металлические батареи способны удвоить запас хода электромобиля. Однако их жизненный цикл короток, поскольку что они довольно быстро деградируют. Ученые из Стэнфорда нашли простой способ продлить срок их службы.
Сегодня литий-ионные аккумуляторы работают практически везде. От мобильных телефонов, до наушников. От пылесосов, до дронов. Электромобили не исключение.
В большинстве аккумуляторных элементов современных электромобилей используется соединение NCA (никель-кобальт-алюминий) или NMC (никель-марганец-кобальт). Такая «химия» обеспечивают высокую плотность и длительный срок службы. В ближайшем будущем, их место займут «лиферы» – литий-ион-фосфатные (LFP) элементы. Они станут недорогой альтернативой вышеперечисленным батареям, поскольку сочетают в себе высокую плотность энергии с более длительным жизненным циклом. Однако еще более перспективными считаются литий-металлические элементы.
Все благодаря гораздо более высокой плотности энергии, чем даже у самых лучших современных литий-ионных элементов. В литий-металлической батарее графитовый анод, типичный для современных литий-ионных батарей, заменен металлическим литием с гальваническим покрытием. Это позволяет хранить в два раза больше энергии, при том же объеме! К тому же, литий-металлический анод легче графитового, что делает такие батареи идеальными для электромобилей и самолетов. Ученые полагают, что литий-металлические батареи помогут электромобилям достигать дальности хода до 1200 километров!
Однако у этой технологии есть существенный недостаток: литий-металлические аккумуляторы достаточно быстро деградируют. Это одна из причин, почему эти аккумуляторные элементы до сих пор не запущены в производство.
Уже много лет ученые пытаются найти решение проблемы деградации, тратя деньги на тестирование различных материалов и процессов. Однако решение может быть более простым и дешевым! Оказывается, достаточно просто разрядить батарею и дать ей постоять несколько часов. За это время металлический литий в матрице SEI растворится, а во время зарядки – воссоединится с анодом. Это позволит аккумулятору сохранять больше энергии и продлит срок его службы.
Однако разряженная батарея – вовсе не то, о чем мечтают владельцы электромобилей. Несколько часов с батареей высаженной в ноль… вряд ли это привлечет в стан электропоклонников новых членов. Однако ученые из Стэнфорда выяснили, что многие автомобили большую часть времени простаивают в гараже или на стоянке. Получается, что разряженный аккумулятор не такая уж и большая проблема!
Как это работает
Большинство аккумуляторных блоков состоят из огромного количества отдельных элементов, поэтому их можно использовать выборочно. За это время часть модулей сможет регенерировать, а остальные продолжат снабжать автомобиль электричеством. Данный процесс будет происходить автоматически, и позволит поддерживать аккумулятор в оптимальной форме.