Дослідники Стенфордського університету виявили, що найкращий спосіб продовжити термін служби літій-металевої батареї електромобіля — це розрядити її та дати відпочити кілька годин.

Дослідження «Відпочинок відновлює продуктивність розряджених літій-металевих батарей», опубліковане 7 лютого в журналі Nature, показало, що цей простий підхід відновлює ємність акумулятора та підвищує загальну продуктивність.

«Ми шукали найпростіший, найдешевший і найшвидший спосіб подовжити термін служби металевого літію. Ми виявили, що, залишивши батарею в розрядженому стані, можна відновити втрачену ємність і збільшити термін служби. Ці вдосконалення можна реалізувати, просто перепрограмувавши програмне забезпечення для керування батареєю, без додаткових витрат або змін обладнання, матеріалів або виробничого процесу», — заявив співавтор дослідження Венбо Чжан, докторант Стенфордського університету в галузі матеріалознавства та інженерії.

За його словами, результати дослідження можуть дати виробникам електромобілів практичну інформацію про адаптацію технології металевого літію до реальних умов водіння.

Літій-металеві батареї могли б подвоїти запас ходу електромобілів, але вони швидко втрачають свою здатність накопичувати енергію — лише після кількох циклів зарядки та розрядки.

Звичайна літій-іонна батарея складається з двох електродів — графітового анода та катода з оксиду металу літію, розділених рідким або твердим електролітом, який переміщує іони літію вперед і назад.

У літій-металевій батареї графітовий анод замінено металом з гальванічним покриттям, що дозволяє зберігати вдвічі більше енергії, ніж літій-іонна батарея в такому самому просторі. Літій-металевий анод також важить менше, ніж графітовий анод, що важливо для електромобілів.

Коли літій-металевий акумулятор розряджається, шматочки металевого літію мікронного розміру стають ізольованими та захоплюються міжфазним шаром твердого електроліту. Ця губчаста матриця утворюється там, де зустрічаються анод і електроліт.

Вчені повністю розрядили батарею, щоб через неї не проходив струм, і виявили, що якщо батарея залишається в розрядженому стані лише годину, частина матриці, що оточує осівший літій, розчиняється.

Коли літій-металевий акумулятор перезаряджається, розряджений літій знову з’єднується з анодом. Повторне з’єднання з анодом повертає «мертвий» літій до життя, дозволяючи генерувати більше енергії та подовжувати термін служби тяговим батареям електромобілів.

Дослідницька група спочатку вважала, що втрата енергії є незворотною, але за допомогою сповільненої відеомікроскопії вони виявили, що втрачену ємність можна відновити, просто залишивши розряджену батарею.