Reîncărcați -vă, apoi reîncărcați ceva
Dozele obișnuite de litiu au lăsat o baterie să supraviețuiască aproape 12k cicluri (și numărare).
În calitate de proprietar al unui laptop de 3 ani, simt acut durata de viață finită a bateriilor de litiu. Este încă o mașină grozavă, dar costul unei înlocuiri a bateriei mi -ar duce un mod semnificativ pe calea modernizării către o mașină mai nouă, și mai mare. Dacă ar exista doar o modalitate de a -l conecta peste noapte și de a reveni la o baterie întinerită.
În timp ce sună ca science fiction, o echipă de cercetători chinezi a identificat o substanță chimică care poate livra litiu proaspăt la baterii bine utilizate, prelungindu-și viața. Din păcate, a -l face să funcționeze necesită ca bateria să fie construită cu această actualizare în minte. În plus, nu a fost testat cu un fel de chimie de litiu care este utilizat în mod obișnuit în electronica de consum.
Găsirea chimiei potrivite
Degradarea performanței bateriei este în mare parte o problemă a componentelor sale cheie care scad treptat din utilizare în cadrul bateriei. Prin cicluri repetate, bucățile de electrozi se fragmentează și pierd contactul cu conductoarele care colectează curentul, în timp ce litiu poate ajunge în complexe izolate electric. Nu există o modalitate evidentă de a re-motonormând aceste materiale pierdute, astfel încât capacitatea bateriei scade. În cele din urmă, singura modalitate de a obține mai multă capacitate este de a recicla interiorul într -o baterie complet nouă.
Există o altă opțiune: injectați un material nou în bateria în sine. În timp ce există limite fizice pentru cât de mult vă puteți înghesui în spațiul fizic din interiorul bateriei, acest lucru are potențialul de a -și extinde durata de viață utilă și de a obține mai mult costurile și energia necesară pentru fabricație.
Cu toate acestea, prin toate aparițiile, nu este ceea ce a încercat să facă echipa din spatele cercetărilor recente. În schimb, cea mai mare parte a noii lucrări care descriu activitatea cercetătorilor este axată pe o problemă aferentă: introducerea litiului într -o baterie în timpul procesului de fabricație. Se întâmplă doar să fie cazul în care abordarea pe care o dezvoltă va funcționa atât pentru producție, cât și pentru întinerire.
În procesele de fabricație curente, litiu este de obicei inclus într -unul dintre electrozi, lăsând bateria gata de utilizare. Cu toate acestea, există o serie de materiale cu electrozi care pot stoca mult litiu, dar nu sunt ușor de încărcat cu acesta înainte de fabricație. Așadar, cercetătorii au fost interesați să producă bateria, apoi să găsească o modalitate de a intra în litiu ulterior.
Așadar, au început să caute un compus de litiu care să se potrivească cu o listă foarte lungă de proprietăți destul de specifice. Unul este că a trebuit să sufere reacții care au eliberat litiu în intervalul de tensiune utilizat de obicei de bateriile mature, astfel încât toate acestea vor reacționa în cele din urmă. De asemenea, reacția a trebuit să fie ireversibilă pentru a preveni ciclurile continue de reacții între litiu și rămășițele substanței chimice care l -au adus acolo. Aceste rămășițe chimice trebuiau să fie ușor de revenit din baterie. În cele din urmă, substanța chimică a trebuit să fie solubilă în electroliții bateriei și stabilă atunci când este expusă la aer și căldură moderată, astfel încât să poată fi utilizată la fabricarea existentă.
Livrare de litiu
Produsul chimic cu care au venit este liso2Cf.3. Sub tensiune, substanța chimică va pierde atât litiu, cât și un electron, lăsând în urmă un produs chimic instabil care se descompune în SO -ul2 și un amestec de HCF3 și c2F6. Toate aceste produse sunt gaze la temperatura camerei și vor fi pur și simplu în afara electrolitului, dacă există vreun spațiu pentru a face acest lucru.
Pentru a-l testa, cercetătorii au construit în esență o baterie de litiu fără litiu. Apoi, folosind un electrolit cu liso dizolvat2Cf.3au umplut un electrod cu ioni de litiu prin aplicarea unei tensiuni, desenând gazele care s -au format în proces. Odată încărcate complet, ar putea sigila bateria, așteptând să circule cu ciclul litiului la fel de normal.
În testarea lor, folosesc câteva materiale de electrod neobișnuite, cum ar fi un oxid de crom (CR8O21) și un polimer organic (un poliacrilonitril sulfurizat). Ambele au avantaje semnificative în greutate față de materialele tipice utilizate în bateriile de astăzi, deși bateriile rezultate au durat de obicei mai puțin de 500 de cicluri înainte de a scădea la 80 la sută din capacitatea lor inițială.
Dar experimentul izbitor a venit atunci când au folosit Liso2Cf.3 să întinerească o baterie care a fost fabricată în mod normal, dar a pierdut capacitatea din cauza utilizării grele. Tratarea unei baterii cu fosfat de litiu-fier care a pierdut 15 % din capacitatea sa inițială a restabilit aproape tot ceea ce s-a pierdut, permițându-i să dețină peste 99 la sută din taxa inițială. De asemenea, au rulat o baterie pentru cicluri repetate, cu întinerire la fiecare câteva mii de cicluri. La doar 12.000 de cicluri, acesta ar putea fi restabilit la 96 la sută din capacitatea sa inițială.
Înainte de a vă entuziasma, există câteva lucruri demn de remarcat despre celulele fosfat de fier de litiu. Primul este că, în raport cu capacitatea lor de încărcare, sunt puțin grele, așa că tind să fie utilizate în baterii mari, staționare, precum cele din depozitarea la scară de grilă. De asemenea, sunt de lungă durată pe cont propriu; Cu o gestionare atentă, acestea pot prelua peste 8.000 de cicluri înainte de a scădea la 80 la sută din capacitatea inițială. Nu este clar dacă este posibilă o întinerire similară în chimicalele bateriei utilizate de obicei pentru tipurile de dispozitive pe care majoritatea dintre noi le dețin.
Ultima precauție este că bateria trebuie modificată, astfel încât electroliții proaspeți să poată fi pompați și gazele eliberate de defalcarea liso2Cf.3 îndepărtat. Este cel mai sigur dacă acest tip de acces este încorporat în baterie de la început, mai degrabă decât furnizat prin modificarea acestuia mult mai târziu, așa cum s -a făcut aici. Iar conducta necesară ar pune o mică adâncime în capacitatea bateriei pe volum, dacă da.
Toate cele spuse, tratamentul demonstrat aici ar reface chiar și o baterie bine gestionată mai aproape de capacitatea sa inițială. Și ar restabili în mare măsură capacitatea a ceva care nu fusese gestionat cu atenție. Și asta ne -ar permite să obținem mult mai mult din cheltuielile inițiale ale producției de baterii. În sensul că ar putea avea sens pentru bateriile destinate unei mari instalații de depozitare, unde multe dintre ele ar putea fi tratate în același timp.
Natura, 2025. Doi: 10.1038/s41586-024-08465-y (Despre Dois)
John este editorul științific al ARS Technica. Are un licențiat în arte în biochimie de la Universitatea Columbia și un doctorat. în biologie moleculară și celulară de la Universitatea din California, Berkeley. Când se desparte fizic de tastatura sa, el tinde să caute o bicicletă sau o locație pitorească pentru comunicarea cu cizmele sale de drumeție.
Comentarii recente