Oamenii de știință au conceput un nou protocol de încărcare pentru baterii litiu-ion care ar putea dubla durata de viață a baterii folosit la smartphone-uri și laptopuri.
Metoda de încărcare – care oferă dispozitivelor putere cu un „curent de impuls” mai degrabă decât cu un „curent constant” – poate prelungi durata de viață a bateriei cu mulți ani, au scris cercetătorii într-un studiu publicat pe 14 martie în jurnal. Științe avansate ale materialelor.
Bateriile litiu-ion sunt folosite în orice, de la vehicule electrice (EV-uri) la electronice portabile, dar capacitatea maximă a acestor baterii se degradează în timp. Cu cât sunt folosite mai mult timp și cu cât sunt supuse mai multor cicluri de încărcare, cu atât mai puțină încărcare dețin.
Bateriile multor laptopuri, de exemplu, pot dura până la cinci ani înainte de a se slăbi – sau 300 până la 500 de cicluri de încărcare – conform producătorului laptopului Lenovo. Cele mai bune baterii, între timp, au o durată de viață de până la opt ani, au spus oamenii de știință. Acestea au în mod normal electrozi formați dintr-un compus numit NMC532 (cuprinzând nichel, mangan și cobalt), precum și grafit.
Legate de: Această baterie radioactivă minusculă poate dura 50 de ani fără reîncărcare – și vine în 2025
Un curent constant încarcă în mod normal aceste baterii, încărcarea cu impulsuri fiind utilizată în mod normal în produsele de „încărcare rapidă”. În cadrul studiului, oamenii de știință au încărcat diferite baterii cu încărcare constantă cu curent și puls și au măsurat capacitatea de încărcare a bateriilor.
În bateriile cu curent constant, interfața electrolitului de la anod – unde există un schimb de electroni între materialul electrolit și electrodul încărcat pozitiv – a fost semnificativ mai groasă. Acest lucru a limitat încărcarea pe care o putea păstra. Au existat, de asemenea, mai multe fisuri la NMC532 și electrozii de grafit, ceea ce a redus capacitatea de încărcare a bateriei.
Curentul de impuls, pe de altă parte, a crescut numărul de cicluri de încărcare pe care le poate suferi o baterie de la aproximativ 500 de cicluri pentru curent constant la mai mult de 1.000 de cicluri. Încărcarea cu curent de impuls a funcționat mai bine deoarece perioadele de odihnă dintre alimentarea cu curent au permis materialelor să se odihnească.
„Aceste descoperiri oferă perspective pentru optimizarea protocoalelor de încărcare ale LIB-urilor din zilele noastre [lithium-ion batteries] și mai departe în timpul duratei de viață și, mai larg, pentru avansarea viitoarei tehnologii a bateriilor”, au scris cercetătorii în lucrare.
Constatările se aliniază cu cercetările anterioare. În 2023, Josefin Strandbergprofesor de fizica particulelor la Institutul Regal de Tehnologie KTH din Suedia, a publicat a hârtie care a constatat că sănătatea bateriei cu litiu-ion s-a îmbunătățit atunci când se folosește un protocol de încărcare bazat pe curent puls.