Descoperirea care poate revoluționa industria de mașini electrice. Ce au descoperit oamenii de știință de la Stanford?

Aceste baterii de ultimă generație oferă o autonomie mai mare, față de modelele actuale cu litiu-ion. Ele ating de la 804 până la 1126 kilometri cu o singură încărcare.

În schimb, aceste baterii suferă de o pierdere rapidă a capacității de stocare a energiei după câteva cicluri de încărcare, împiedicând viabilitatea lor pe termen lung.

Într-un studiu recent publicat în revista Nature, oamenii de știință au propus o soluție simplă, dar eficientă: descărcarea acestei baterii și lăsarea acesteia în repaus, timp de câteva ore. Această abordare îmbunătățește semnificativ durata de viață a bateriei și performanța generală, propulsând piața de vehicule electrice, potrivit autorilor studiului.

Revoluție pentru industria de mașini electrice. Bateriile cu litiu metal ar putea dubla raza de acțiune

Bateriile cu ioni de litiu, cuprinzând un anod de grafit și un catod de oxid de litiu metalic, sunt comune la vehiculele electrice, utilizând un electrolit pentru a transporta ionii de litiu între electrozi.

Bateriile cu litiu metal înlocuiesc grafitul cu litiu galvanizat, stocând energie dublă în același spațiu și cântărind mai puțin. Cu toate acestea, potențialul lor este subminat de degradarea rapidă din ciclurile de încărcare.

Potrivit cercetătorilor, bateriile cu litiu metal ar putea dubla raza de acțiune a mașinilor electrice, un lucru esențial pentru atenuarea anxietății privind autonomia.

Rolul jucat de matricea SEI la baterii

Din păcate, ciclul continuu captează biți de litiu metalic în interfața cu electrolit solid (SEI). El oprește activitatea electrochimică. Totodată, degradează durata de viață a bateriei, scrie Interestingengineering.

Acest litiu mort se acumulează odată cu ciclul, scăzând capacitatea bateriei mult mai rapid decât omologii cu litiu-ion.

„Matricea SEI este, în esență, un electrolit descompus. Acesta înconjoară bucăți izolate de litiu metal scoase din anod și le împiedică să participe la orice reacții electrochimice. Din acest motiv, considerăm că litiuul izolat este mort”, a declarat Wenbo Zhang, co-autorul principal al studiului, student la Stanford în știința materialelor și inginerie.

Potrivit echipei, bateriile cu litiu metal oferă o densitate de energie și o autonomie superioară, astfel încât rezolvarea acestei probleme este esențială pentru adoptarea pe scară largă a vehiculelor electrice.

Soluție promițătoare pentru viitorul mașinilor electrice

Dizolvarea matricei SEI în timpul inactivității bateriei a fost descoperită în cercetări anterioare. Bazându-se pe această perspectivă, echipa de la Stanford a investigat efectele odihnirii bateriei în starea de descărcare.

Permițând bateriei să se odihnească, într-o stare de descărcare, ei au observat un lucru important: dizolvarea matricei SEI reziduale și recuperarea ulterioară a fragmentelor de litiu mort.

Descoperirea este crucială

Această dizolvare a permis litiului mort să se reconecteze la anodul la reîncărcare, deoarece a existat o masă solidă mai puțin obstructivă. Potrivit echipei, această reconectare a întinerit litiul mort, sporind energia bateriei și prelungind ciclul de viață al acesteia.

Implicațiile practice ale acestei descoperiri sunt cruciale. Având în vedere că șoferul american obișnuit petrece aproximativ o oră pe zi la volan, noțiunea de a opri o baterie timp de câteva ore este eminamente fezabilă.

Considerată anterior ireversibilă, această pierdere a energiei a fost recuperabilă prin repausul bateriei descărcate. Folosind microscopia video time-lapse, cercetătorii au observat dezintegrarea SEI reziduală. Ei au văzut recuperarea ulterioară a litiului mort în timpul fazei de repaus.