Исследовательская группа под руководством Кембриджского университета (открывается в новом окне) разработала аппарат, который постоянно поддерживает высокое давление в литий-ионном аккумуляторе в форме pouch-ячейки. Благодаря этому общее давление в аккумуляторной ячейке было повышено, а колебания давления — уменьшены.
Эксперименты показали, что увеличение типичного давления в четыре раза, до 1,25 мегапаскаля (12,5 бар), и поддержание этого значения почти без отклонений позволяет удвоить количество возможных циклов зарядки. В частности, в исследовании, опубликованном в Nature Energy (открывается в новом окне), после 1100 циклов зарядки в обычном литий-ионном аккумуляторе было зафиксировано 96,2 процента от первоначальной емкости.
Исследовательская группа надеется, что сравнительно простая конструкция с надувными подушками для регулировки давления может быть легко адаптирована. Соответственно, увеличение срока службы аккумуляторов электромобилей окажет большое влияние на рынок подержанных автомобилей. Также может снизиться потребность в редких элементах, таких как кобальт, или в специальных химикатах для оптимизации срока службы батареи.
Зарядка и разрядка создают нагрузку на аккумулятор
При изменении уровня заряда аккумулятора меняется и внутреннее давление в ячейке. Это известно по типичному вздутию батареи.
Однако постоянное давление оказывает лишь незначительное влияние на здоровье аккумуляторной ячейки, поэтому исследовательская группа провела испытания под давлением в диапазоне от 1,5 бар до 37,5 бар на ряде коммерческих аккумуляторов.
Результат показал, что при давлении 12,5 бар по сравнению с нормальными 3 барами и при отсутствии колебаний давления признаки старения практически не наблюдались ни на аноде, ни на катоде.
Теперь самой большой проблемой, вероятно, станет добавление системы регулировки давления без удвоения цены аккумулятора. Кроме того, система должна быть такой же надежной, как и сам аккумулятор, который в электромобиле выдерживает от 2000 до 3000 циклов зарядки, что составляет почти миллион километров пробега.