Autorzy badań w tej sprawie opisują wyciągnięte wnioski w artykule zamieszczonym w Advanced Energy Materials. W centrum ich zainteresowania znalazł się pewien mechanizm. Wykazali, iż prowadzi on do degradacji baterii, a źródłem całego zamieszania jest silne rozładowanie. Z tego względu naukowcy z Azji sugerują, iż unikanie doprowadzania do takiego stanu mogłoby przełożyć się na znacznie wyższą żywotność akumulatorów litowo-jonowych o wysokiej zawartości niklu.
Czytaj też: Tesla ma nową konkurencję. Inlyte celuje w zdominowanie rynku akumulatorów
I choć taki mechanizm mógłby się wydawać oczywisty, to w tej konkretnej formie pozostawał niezidentyfikowany. Postępy w tym zakresie są szczególnie cenne ze względu na fakt, iż akumulatory litowo-jonowe mają całą masę zastosowań. Towarzyszą nam w zasadzie na każdym kroku, od elektrycznych pojazdów, aż po elektronikę pokroju smartfonów i laptopów.
Takie baterie bardzo często zawierają katody niklowo-manganowo-kobaltowe. W celu redukcji kosztów producenci nierzadko decydują się na zwiększanie zawartości niklu w miejsce droższego kobaltu. Takie katody są oczywiście tańsze w produkcji, lecz badania pokazują, jak wpływają na ostateczną żywotność akumulatorów.
Nowa strategia mająca na celu zwiększenie żywotności akumulatorów jest szczególnie skuteczna w przypadku baterii o wysokiej zawartości niklu
Członkowie koreańskiego zespołu badawczego chcieli jak najlepiej zrozumieć realia dotyczące degradacji. O ile wcześniej winą obarczano przeładowywanie, tak teraz naukowcy postawili na całkowitą odwrotność, czyli nadmierne rozładowywanie takich urządzeń. Tym tropem inżynierowie doszli do wniosku, iż bateria używana przez dłuższy czas bez ładowania jest narażona na niekorzystne zjawisko zachodzące na powierzchni katody.
W jego ramach tlen ucieka z powierzchni i łączy się z litem, co prowadzi do powstania tlenku litu na etapie rozładowywania. Co gorsza, rzeczony związek reaguje później elektrolitem, w efekcie czego powstaje gaz i postępuje spadek żywotności akumulatora. W toku obserwacji ich autorzy odnotowali, że im wyższa zawartość niklu, tym poważniejsza degradacja.
Czytaj też: To nie akumulator ani silnik, ale i tak może zrewolucjonizować samochody elektryczne
Czy da się temu przeciwdziałać? Sami zainteresowani przekonują, że jak najbardziej. W celu zwiększenia żywotności baterii należy przede wszystkim unikać jej całkowitego rozładowania. W przypadku akumulatorów o zawartości niklu przekraczającej 90 procent rezultaty były wręcz rewolucyjne. O ile głęboko rozładowywane urządzenia zachowały tylko 3,8 procent swojej pojemności po 250 cyklach, tak te objęte nową strategią utrzymały 73,4 procent pierwotnej pojemności po 300 cyklach.