Co szczególnie imponujące, do tak istotnej poprawy nie trzeba było wielkich zmian. Te oczywiście miały miejsce, ale były stosunkowo proste. Polegały bowiem na odmiennym niż dotychczas sposobie ładowania. Inżynierowie zastosowali wysokie natężenie prądu, co przełożyło się na zwiększenie żywotności takich akumulatorów o 50 procent i skrócenie czasu ładowania z 10 godzin do… 20 minut.
Czytaj też: Niebywała wydajność i zielona energia jako źródło zasilania. Przełomowy reaktor ujrzał światło dzienne
Mówimy więc o zmianach zakrojonych na naprawdę szeroką skalę. Artykuł na temat poczynionych postępów ukazał się na łamach Joule. Autorzy publikacji wykorzystali w czasie badań uczenie maszynowe. Dzięki takiemu podejściu zidentyfikowali konieczne do wprowadzenia modyfikacje, aby osiągnąć nie tylko zwiększoną wydajność baterii, ale i osiągnąć poprawę w zakresie ich żywotności.
Ogniwa zaprojektowane przez członków zespołu badawczego miały konstrukcję, w której dodatnie i ujemne elektrody zostają otoczone roztworem elektrolitu. Ten ostatni zawiera jony litu przystosowane do swobodnego przemieszczania się. Ich transport jest skierowany na elektrodę ujemną, a wraz ze spadkiem stanu naładowania baterii rozpoczyna się ich wędrówka w kierunku elektrod dodatnich.
Kluczem do zwiększenia żywotności i wydajności akumulatorów okazało się odmienne podejście do ich ładowania
Przy każdym cyklu ładowania i rozładowywania część litu otaczającego elektrody dodatnie ulega dezaktywacji. To niepożądane zjawisko, przekładające się na spadek żywotności akumulatora. Tok rozumowania był więc prosty: ograniczając takie straty będzie można wydłużyć okres przydatności baterii stosowanych na przykład w elektrycznych samochodach czy elektronice użytkowej.
Konwencjonalnie stosowane rozwiązania zakładały ładowanie prądem o niskim natężeniu. Miało to na celu wytworzenie silnej warstwy znanej jako SEI. Problem w tym, że przy takim ładowaniu cały proces trwa dłużej, wiąże się z wyższymi kosztami i nie zawsze przynosi efekty, na które liczyli producenci.
Czytaj też: Dwukrotna poprawa w odniesieniu do akumulatorów? Świetne doniesienia dla branży elektryków
Naukowcy ze Stanów Zjednoczonych postanowili zidentyfikować wszystkie czynniki warunkujące powstawanie warstwy SEI. Pomogło im w tym uczenie maszynowe, ponieważ pod uwagę trzeba było wziąć bardzo wiele aspektów. Jak się okazało, najwięcej uwagi należy poświęcić dwóm najważniejszym zmiennym: temperaturze ładowania oraz prądowi elektrycznemu. Przy wyższym natężeniu żywotność akumulatora zwiększała się o 50 procent. I choć początkowo dawało to mało optymistyczne rezultaty, to na dłuższą metę okazywało się bardzo skutecznym rozwiązaniem.
