Mirovanje između pražnjenja i punjenja povećava iskoristivost litij-metalnih baterija
Broj korisnih ciklusa baterije može se produžiti tako da se bateriju posve isprazni i ostavi mirovati nekoliko sati prije ponovnog punjenja, otkrili su istraživači sa Stanforda
Buduća električna vozila mogla bi se kretati pogonjena litij-metalnim baterija koje s jednim punjenjem prelaze 800 do 1200 kilometara, dvostruko više od dometa uobičajenih litij-ionskih baterija u današnjim električnim vozilima. Nažalost, litij-metalna tehnologija ima ozbiljne nedostatke: baterija brzo gubi kapacitet nakon relativno malo ciklusa punjenja i pražnjenja.
No, čini se da su istraživači Sveučilišta Stanford otkrili jeftino rješenje ovog problema: oni naime predlažu da se baterija posve isprazni i ostavi mirovati nekoliko sati prije ponovnog punjenja. Tako se, kažu, najbolje obnavlja kapacitet baterije. Najbolje od svega je to što se ova poboljšanja mogu ostvariti samo reprogramiranjem softvera za upravljanje baterijom, bez dodatnih troškova ili promjena na opremi, materijalima ili u izradi baterije.
Prednosti i mane
Konvencionalna litij-ionska baterija sastoji se od dvije elektrode, grafitne anode i katode od litij metalnog oksida, odvojene tekućim ili krutim elektrolitom koji prenosi litijeve ione. U litij-metalnoj bateriji grafitna anoda zamijenjena je galvaniziranim litijevim metalom, što joj omogućuje pohranjivanje dvostruko više energije od litij-ionske baterije u istoj količini prostora. Litijeva metalna anoda također teži manje od grafitne, a litij-metalne baterije mogu zadržati najmanje trećinu više energije od litij-ionskih.
Nažalost, kontinuirano punjenje i pražnjenje uzrokuje brzu degradaciju litij-metalnih baterija, zbog čega su beskorisne u svakodnevnoj upotrebi. Kad se baterija isprazni, komadići metalnog litija veličine mikrona ostaju izolirani i zarobljeni u međufazi čvrstog elektrolita (SEI), spužvastoj matrici koja se formira na mjestu gdje se susreću anoda i elektrolit. Uzastopno punjenje i pražnjenje rezultira nakupljanjem dodatnog mrtvog litija pa baterija brzo gubi kapacitet.
Oživljavanje mrtvog litija
No, otkrili su istraživači, pustite li ispražnjenu bateriju da miruje samo jedan sat, SEI matrica se počinje otapati, a prilikom ponovnog punjenja baterije mrtvi litij ponovno se spaja s anodom i vraća u život, omogućujući bateriji da generira više energije i produži vijek trajanja.
"Prije smo mislili da je ovaj gubitak energije nepovratan. Ali naša je studija pokazala da izgubljeni kapacitet možemo vratiti jednostavnim mirovanjem ispražnjene baterije", sažimaju Stanfordovi inženjeri rezultate svog istraživanja, objavljenog u časopisu Nature, i potvrđene time-lapse video mikroskopijom.
