Литий-ионные аккумуляторы на текущий момент используются в многочисленной технике, включая и электромобили. Правда, они имеют существенные недостатки, поэтому исследователи по всему миру работают над их устранением. Не так давно они установили, что изменение процесса зарядки может продлить срок службы до 20%.

Несовершенство техники

В своих поисках аккумуляторов с большей способностью накопления энергии человек изобрёл совершенно новый вид батарей, где главным элементом был литий. Благодаря его свойствам энергоёмкость удалось поднять на совершенно новый уровень, который казался недостижимым при использовании свинцово-кислотных аккумуляторов. Теперь они применяются повсеместно, поскольку могут обеспечить длительное время работы разнообразного оборудования при относительно компактных размерах самого источника питания. Конечно же, тут не обошлось без технических неувязок. К примеру, один из главных недостатков литий-ионной батареи – это её рабочее напряжение. В зависимости от химического состава, оно может колебаться от 2 до 4,2 вольта. Этого слишком мало, чтобы обеспечивать работу техники, поэтому инженерам пришлось из отдельных элементов собирать целые батареи, только так они смогли добиться требуемого уровня напряжения и ёмкости.

По своей сути любая литий-ионная батарея представляет собой массив из отдельных аккумуляторов, соединённых в единое целое. С одной стороны, соединение по определённой схеме позволило добиться роста технических характеристик, но с другой, это внесло определённые особенности в эксплуатацию, например, уменьшился возможный срок службы батарей. И это стало очевидным только сейчас, когда были проведены исследования в этой области.

Простой способ увеличить срок эксплуатации

Группа учёных из Стэнфордского университета сосредоточила силы на целом ряде исследований, посвящённых увеличению срока эксплуатации литий-ионных аккумуляторов. Эта цель является крайне важной, учитывая высокую вероятность дефицита лития в ближайшем будущем, а также повышенные требования, которые сейчас предъявляются к технике. Учёные занялись изучением протекающих в аккумуляторах процессов и для этого решили смоделировать их работу. В своих исследованиях они пошли дальше прочих специалистов и построили компьютерную модель не только для целой батареи, но и для каждой из ячеек.

Ячейка представляет собой отдельный аккумулятор с собственными техническими характеристиками и параметрами. Исследователи решили, что для полноты картины требуется учесть их индивидуальные особенности и построить на этом компьютерную модель. При этом они учли массу параметров, включая и те, которые меняются со временем через месяц или год эксплуатации. Они запустили компьютерную модель и получили очень интересные данные.

Как оказалось, далеко не все ячейки в пределах одной батареи ведут себя одинаково. Каждая из них имеет свою степень деградации, то есть ресурс отдельных аккумуляторов уменьшается гораздо быстрее, чем у остальных. Энергоёмкость таких ячеек ослабевает, а нагрузка на них остаётся прежней, поэтому они быстрее выходят из строя и приводят в негодность всю батарею. Как полагают стэнфордские исследователи, эту проблему можно решить, если каждый отдельный аккумулятор заряжать самостоятельно, используя для этого собственные параметры зарядки. Это позволит ячейке работать в более щадящем режиме и увеличит срок службы. По их расчётам, срок эксплуатации батареи, то есть количество циклов заряда-разряда, можно увеличить до 20%. Контроллер заряда нового типа можно установить, в том числе и на уже работающую технику вместе с новыми батареями, что в итоге намного увеличит срок её работы.

Понравилась эта новость? Подпишись на нас в соцсетях!