Сосредоточившись на неактивных скоплениях лития, возникающих по мере старения батареи, ученые из США нашли способ повышения производительности аккумулятора. Оказывается, это возможно, если внести изменения в процесс зарядки. Новый метод подходит не только современным батареям, но и открывает путь к созданию элементов питания намного большей плотности.

Ученые из Национальной ускорительной лаборатории SLAC и Стэнфордского университета взялись за изучение так называемых островков неактивного лития, которые образуются в ходе циклов заряда/разряда батареи. Ионы лития, которые движутся между электродами, иногда сбиваются с пути и становятся электрохимически неактивными. Такие скопления способствуют снижению емкости батареи, пишет New Atlas.

Первым шагом к открытию стало подозрение на то, что воздействие на изолированные островки лития напряжением может вернуть их обратно в строй и заставить снова двигаться между электродами. Для того чтобы проверить эту гипотезу, ученые построили «оптическую» опытную батарею, которая позволяет наблюдать за изолированными скоплениями лития в реальном времени.

Эксперимент показал, что островки лития не были «мертвыми», но отзывались на работу батареи, медленно двигаясь к аноду или катоду в ходе зарядки или разрядки. Компьютерное моделирование показало, что этот литий можно взбодрить, если немного скорректировать процесс зарядки. Для этого ученые добавили этап быстрой разрядки сразу после основной зарядки батареи.

«Мы обнаружили, что мы можем перемещать отделенный литий к аноду во время разряда, и эти движения происходят быстрее при более высоких токах, — объяснил автор исследования Фанг Лю. — Поэтому мы добавили этап быстрой сильноточной разрядки сразу после зарядки аккумулятора».

Это позволило изолированному литию добраться до анода и реактивировало его. В итоге срок службы батареи увеличился на 30%. Этот же метод можно использовать для быстрой зарядки батарей или повышения емкости современных аккумуляторов, что, в свою очередь, приведет к увеличению запаса энергии у мобильной электроники и запасу хода — у электромобилей.