Za sprawą wspomnianego zjawiska dochodzi do spadków pojemności takich baterii w wariancie litowo-jonowym. Szukając źródła tego niemile widzianego fenomenu inżynierowie ze Stanów Zjednoczonych postanowili skorzystać z obrazowania rentgenowskiego. O kulisach przeprowadzonych eksperymentów oraz korzyściach z nich płynących członkowie zespołu badawczego piszą teraz na łamach Science.
Czytaj też: Test Renault Scenic E-Tech 100% Electric – elektryk z zasięgiem spalinówki
Sam fakt, iż baterie tracą pojemność na przestrzeni lat nie jest zaskakujący. Wie to każdy, kto miał do czynienia z różnego rodzaju elektroniką. Ale pytania o przyczyny tego zjawiska pozostawały bez odpowiedzi, nawet pomimo wielkich wysiłków najtęższych umysłów tego świata. Autorzy ostatnich badań przekonują, że wreszcie udało im się doprowadzić do rewolucji, która będzie miała przełożenie na powstanie iście rewolucyjnych akumulatorów.
Na ich pojawieniu się zyska wiele sektorów, od elektronicznego, przez energetyczny, aż po motoryzacyjny. Wyobraźmy sobie na przykład smartfony wyposażone w baterie, które z biegiem czasu nie tracą pojemności; bardziej niezawodne magazyny gromadzące energię pochodzącą z odnawialnych źródeł czy też elektryki przystosowane do pokonywania długodystansowych tras.
Akumulatory stosowane w elektronice czy motoryzacji są podatne na samorozładowywanie. Naukowcy wykorzystali obrazowanie rentgenowskie do identyfikacji źródła tego zjawiska
Zjawisko samorozładowywania obserwowano w różnych akumulatorach. W nowej odsłonie, wykorzystującej nikiel i mangan, takie zjawisko okazało się jeszcze bardziej dotkliwe. Oba pierwiastki są jednak bardziej ekologiczne od powszechnie stosowanego kobaltu, dlatego warto byłoby znaleźć sposób na uporanie się z ich ograniczeniami. Aby tego dokonać naukowcy skorzystali z urządzenia APS (Advanced Photon Source) w celu przeprowadzenia obrazowania rentgenowskiego.
Tym właśnie sposobem inżynierowie doszli do wniosku, iż w wyniku reakcji między elektrolitem a katodą po pełnym naładowaniu akumulatora dochodzi do powstawania atomów wodoru. Wiążą się one z katodą, ograniczając docieranie tam litu. W konsekwencji dochodzi do spadku pojemności baterii. Identyfikując źródło samorozładowywania naukowcy zbliżyli się do zwalczenia tego zjawiska.
Czytaj też: Powstała najcieńsza elektroda świata. Przemysł akumulatorowy już zaciera ręce
Ich zdaniem idealnym rozwiązaniem jest pokrywanie katody materiałem, który blokuje atomy wodoru w sposób wybiórczy, przepuszczając inne. W formie powłoki może zostać wykorzystany na przykład tlenek glinu, którego pozyskanie jest tanie i łatwe. Jeśli skuteczność takiego podejścia się potwierdzi, to już wkrótce mógłby spełnić się scenariusz, w którym akumulatory nie podlegają utracie pojemności z upływem czasu. Ale czy faktycznie tak się stanie? Nie można wykluczyć, że istnieje więcej niż jedno źródło problemu.