Чи шкідлива швидка зарядка для акумулятора схоже, що немає

І тепер виглядає так, що плюси повільної зарядки і розрядки були переоцінені. Дослідження було проведене вченими з Стенфордського Університету та Інституту матеріалознавства І Енергетики Стенфорда (Stanford Institute for Materials Energy Sciences - SIMES) у Відділенні Енергетики Національної Лабораторії прискорювачів (DOE at SLAC National Accelerator Laboratory, яка займається розробкою прискорювачів елементарних частинок) за сприяння колег з Сандійской Національної Лабораторії (Sandia National Laboratories), Американського відділення Технологічного Інституту Samsung (Samsung Advanced Institute of Technology America) і Національної Лабораторії Лоуренса Берклі (Lawrence Berkeley National Laboratory).

Результати спростовують переважаюче думку що швидке зарядження батарей негативно відбивається на стані електродів в порівнянні з зарядкою з меншою швидкістю. До того ж, ймовірно, вченим вдасться модифікувати електроди або метод зарядки батарей для забезпечення більш рівномірного процесу розрядки і зарядки батарей і продовження терміну їх служби.

За його словами, результати досліджень можуть бути застосовані безпосередньо для модифікації в даний час встановлюються в літій-іонні акумулятори оксидних і графітових електродів. І, по крайней мере, половини тих, що знаходяться зараз в розробці.

Дуже важливим джерелом зносу батарей служать набухання і усадка негативного і позитивного електродів в міру того, як вони адсорбують і вивільняють іони електроліту під час зарядки і розрядки.

Під час досліджень вчені проводили спостереження за літій-залізо-фосфатним катодом. Якщо більшість або всі наночастинки матеріалу активно беруть участь в процесі зарадки і розрядки, то вони абсорбують і вивільняють іони більш м'яко і рівномірно. Однак, якщо тільки невеликий відсоток частинок матеріалу бере участь в процесах, вони мають тенденцію до швидкого розпаду і руйнування, знижуючи продуктивність батареї.

Попередні дослідження викликали суперечать погляди на те, як поводяться наночастинки матеріалу катода. Для того щоб копнути глибше, вчені створили невеликі, розміром з монету, батареї, зарядили їх використовуючи різні поєднання напруги і тривалості процесу зарядки, після чого швидко розібрали і промили компоненти для зупинки процесів зарядки / розрядки. Потім вони розрізали електроди на надзвичайно тонкі шари і в лабораторії Берклі піддали їх інтенсивному рентгенівському випромінюванню на синхротроні Advanced Light Source, розташованому в центрі прикладних досліджень одного з відділень DOE.

«Нам вдалося побачити тисячі наночастинок електрода одночасно і зробити їх знімки на різних стадіях процесів зарядки і розрядки. Дане дослідження є першою послідовної роботою, проведеною з використання абсолютно різних стадій процесів зарядки і розрядки », - говорить один з провідних дослідників Йіянг Лі (Yiyang Li).

Аналізуючи дані з використанням моделі, розробленої в Массачуссетського технологічному інституті, дослідники виявили, що лише мала частина наночастинок поглащает і вивільняє іони в процесі розрядки, навіть коли це робить з великою швидкістю. Однак, якщо швидкість зарядки перевищує якусь певну величину, все більше і більше частинок стають задіяння в процесі, переходячи в більш рівномірний і менш руйнівний режим. Це передбачає, що вченим вдасться поліпшити матеріал електродів або процес для досягнення великих швидкостей зарядки і розрядки, при цьому зберігши тривалість терміну служби батарей.