Революция в сроке службы аккумулятора: новое открытие литий-ионной энергии

Китайские исследователи из престижного университета Фудань в Шанхае совершили технологический прорыв, который может привести к значительному улучшению работы литиевых батарей. Основной виновник снижения мощности литий-ионных батарей заключается в первую очередь в росте твердого электролитного интерфазного слоя (SEI), образующегося на аноде батареи. Этот запретительный слой, все более конкурентоспособный для ионов лития, усиливает сопротивление и снижает долговечность.

Несколько факторов, включая деградацию электродов, ухудшение электролита и другие важные параметры, такие как плотность тока, температура и конвекция электролита, способствуют сокращению запасов мощности литий-ионных аккумуляторов. Следовательно, неудовлетворительные уровни аккумуляторов могут стать настолько неудовлетворительными, что аккумуляторы станут непригодными для использования.

Метод увеличения срока службы лития: прямая инъекция лития

В ответ на этот кризис срока службы батареи исследовательская группа разработала гениальный метод омоложения использованных ячеек. Путем прямой инъекции нового лития в эти ячейки команда восполняет литий, потерянный в течение жизненного цикла батареи. Этот подход был недавно подробно описан в научном журнале Nature.

Техника возрождения использует искусственный интеллект (ИИ) и органическую электрохимию для создания уникального богатого литием соединения. Это соединение высвобождает свой переносимый литий при воздействии правильных условий напряжения в батарее. Одним из дополнительных преимуществ является то, что этот процесс производит газообразные побочные продукты, что позволяет эффективно выводить и прокладывать путь для входящего лития.

Изучение функциональных солей: роль машинного обучения

Блеск машинного обучения сыграл решающую роль в раскрытии потенциала функциональных солей, жизненно важных для процесса возрождения. В частности, трифторметансульфинат лития (LiSO2CF3) проявил себя как многообещающая соль, демонстрирующая оптимальную электрохимическую активность, потенциальное образование продукта и, что самое важное, исключительную удельную емкость и растворимость электролита. Использование таких солей может потенциально продлить срок службы литий-ионных аккумуляторов до беспрецедентных 12 000–60 000 циклов.

Тестирование и проверка: Демонстрации разворачиваются

Чтобы протестировать эти системы, было предпринято несколько демонстрационных попыток с использованием 3,0 В, 1192 Вт·ч·кг−1 катода без лития, оксида хрома в ячейке без анода и органического сульфированного полиакрилонитрильного катода в ячейке 388 Вт·ч·кг−1 с 440 циклами жизни. Результаты были обнадеживающими, показывая заметные улучшения в плотности энергии, превосходной устойчивости и сниженных затратах по сравнению с традиционными литий-ионными батареями.

Более того, обычные коммерческие батареи LiFePO4 увидели, что их жизнь продлилась в примечательном соотношении. Например, коммерчески доступный графит Ячейка LiFePO4 сохранял 96,0% емкости после колоссальных 11 818 циклов при постоянном внешнем снабжении литием. Эта восстанавливающая технология может произвести революцию в сроке службы аккумуляторов, обещая захватывающее обновление для литий-ионных аккумуляторов.