Południowokoreańscy naukowcy podpowiadają jak wydłużyć żywotność akumulatorów litowo-jonowych

Zespół badaczy z Uniwersytetu Nauki i Technologii w Pohang (POSTECH), we współpracy z Uniwersytetem Sungkyunkwan, ogłosił odkrycie, które może zmienić sposób, w jaki korzystamy z akumulatorów litowo-jonowych. Okazuje się, że z pozoru prosta zasada – unikanie całkowitego rozładowania baterii – może znacząco wydłużyć ich żywotność.

Nie wyczerpuj baterii do końca

Dotychczas powszechnie przyjmowano, że to przeładowywanie akumulatorów prowadzi do ich degradacji. Najnowsze badania pokazują jednak, że problem może leżeć gdzie indziej. Jak podkreśla profesor Jihyun Hong, faktyczny proces rozładowania – zwłaszcza w stabilnym napięciu przy niskim poziomie energii – może prowadzić do nieodwracalnych uszkodzeń katody.

To właśnie katoda, jedna z dwóch elektrod w ogniwie, odgrywa kluczową rolę w degradacji. Podczas rozładowywania, gdy napięcie zbliża się do 3 V, z powierzchni katody zaczyna „uciekać” tlen, który reaguje z litem, tworząc tlenek litu. Ten związek wchodzi w kontakt z elektrolitem, wytwarzając gaz prowadzący do pęcznienia i uszkodzenia ogniwa.

Więcej niklu = mniej trwałości?

Problem jest szczególnie nasilony w akumulatorach o wysokiej zawartości niklu, które często wybierane są jako tańsza alternatywa dla baterii opartych na kobalcie. Mimo niższego kosztu, ogniwa te są bardziej podatne na degradację gazową. Eksperymenty pokazały, że akumulatory poddane regularnemu, głębokiemu rozładowaniu, wykazywały retencję pojemności na poziomie zaledwie 3,8% po 250 cyklach. Dla porównania – te same akumulatory używane z zachowaniem wyższych napięć zachowały ponad 73% pojemności po 300 cyklach.

Dlaczego to ma znaczenie?

Lepsze zrozumienie procesów degradacyjnych w akumulatorach ma kluczowe znaczenie dla rozwoju pojazdów elektrycznych i technologii magazynowania energii. Udoskonalone baterie nie tylko zwiększą niezawodność i zasięg samochodów elektrycznych, ale również pomogą efektywniej integrować odnawialne źródła energii, wspierając transformację energetyczną.

Co więcej, nawet drobne zmiany w nawykach użytkowania – jak unikanie całkowitego rozładowania – mogą pomóc wydłużyć żywotność baterii w urządzeniach codziennego użytku, takich jak smartfony, laptopy czy słuchawki.

Wnioski dla użytkowników i producentów

Odkrycia południowokoreańskich naukowców to nie tylko techniczna ciekawostka – to praktyczna wskazówka, którą warto wdrożyć na szeroką skalę. Projektanci systemów zarządzania bateriami (BMS) w pojazdach elektrycznych i elektronice użytkowej mogą uwzględnić nowe dane, aby jeszcze skuteczniej chronić akumulatory przed przedwczesną degradacją.