Jednoduché riešenie môže zdvojnásobiť dojazd elektromobilov na 1100 km

Achillova päta lítiovo-kovových batérií spočíva v rýchlej strate kapacity na uskladnenie energie už po niekoľkých cykloch nabíjania a vybíjania. Výskumníci zo Stanfordovej univerzity v snahe zvýšiť životnosť týchto batérií ponúkajú jednoduché, ale účinné riešenie. Ich objav bol podrobne opísaný v štúdii uverejnenej v časopise Nature. Spočíva vo vybití batérie a jej ponechaní v pokoji na niekoľko hodín.

Z technického hľadiska je nevyhnutné rozlišovať medzi technológiami lítiovo-kovových a lítiovo-iónových batérií. Tradičné lítiovo-iónové batérie majú grafitové anódy a katódy z oxidu lítneho a kovu, ktoré sú oddelené elektrolytovým médiom uľahčujúcim prenos iónov lítia. Naopak, lítiovo-kovové batérie nahrádzajú grafitovú anódu galvanicky naneseným kovovým lítiom, čím sa kapacita uskladnenia energie v rovnakom objeme účinne zdvojnásobuje.

Spoluautor štúdie Philaphon Sayavong objasnil význam tejto substitúcie: „Vozidlo vybavené lítiovo-kovovou batériou by malo dvakrát väčší dojazd ako vozidlo s lítiovo-iónovou batériou rovnakej veľkosti.“ Rýchla degradácia lítiovo-kovových batérií v dôsledku nepretržitého cyklovania však predstavuje obrovskú výzvu.

Hlavným vinníkom tejto degradácie je tvorba interfázy pevného elektrolytu (solid electrolyte interphase – SEI), ktorá počas vybíjania batérie zachytáva izolované kúsky kovového lítia. Matrica SEI obklopuje izolované kúsky kovového lítia odrezané od anódy a zabraňuje im zúčastňovať sa na ďalších elektrochemických reakciách. Výsledkom je, že tieto izolované úlomky lítia sú neaktívne, čo prispieva k postupnému znižovaniu kapacity batérie.

Stanfordský tím v novom experimente preukázal rozpúšťanie matrice SEI počas obdobia nečinnosti batérie. Keď nechali batériu odpočívať vo vybitom stave, spozorovali zaujímavý jav: rozpustenie zvyškovej matrice SEI a následné obnovenie mŕtvych fragmentov lítia. Philaphon Sayavong vysvetľuje význam tohto objavu: „Keď batériu znovu nabijete, mŕtve lítium sa znovu spojí s anódou, pretože mu v ceste stojí menej pevnej hmoty.“

Tento proces účinne revitalizuje batériu, obnovuje stratenú kapacitu a predlžuje jej životnosť. Praktické dôsledky tohto objavu sú ďalekosiahle. Keďže priemerný vodič strávi za volantom približne hodinu denne, je predstava niekoľkohodinového odpočinku autobatérie úplne reálna. Zavedenie tohto protokolu si nevyžaduje nákladné generálne opravy, možno ho implementovať napísaním kódu pre systém správy batérie.

Zdroj: thebrighterside.news.