Oamenii de știință au descoperit un truc simplu care prelungește durata de viață a bateriei litiu-ion

O echipă de cercetători din SUA a dezvoltat o metodă chimică simplă care protejează împotriva îmbătrânirii bateriilor litiu-ion.

Bateriile litiu-ion sunt utilizate în smartphone-uri, laptopuri, mașini electrice și sisteme staționare de stocare a energiei. Deși designul lor nu s-a schimbat aproape deloc în ultimii ani, o problemă cheie rămâne: îmbătrânirea treptată a celulelor. De aceea, bateriile litiu-ion își pierd capacitatea în timp.

O echipă de cercetători de la Universitatea din Maryland (prin intermediul NewScientist) a descoperit o nouă soluție care ar putea prelungi durata de viață a bateriilor litiu-ion, totul fără a modifica structura internă a celulelor sau procesele de producție existente.

De ce îmbătrânesc bateriile litiu-ion?

Fiecare baterie litiu-ion este formată din doi electrozi: un anod negativ și un catod pozitiv. Între ei se află un electrolit lichid prin care migrează ionii de litiu la încărcare și descărcare. În timp, acest electrolit se deteriorează, iar produsele secundare se depun sub formă de straturi extrem de subțiri pe electrozi.

Acest efect de produs secundar este de fapt de dorit la nivelul anodului, unde formează un strat stabil care protejează electrodul de uzură ulterioară, făcând bateria mai durabilă. Din păcate, nu este cazul și la nivelul catodului, care funcționează în condiții de oxidare ridicată și nu formează un strat protector comparabil. Astfel, au loc îmbătrânirea și deteriorarea.

Cum funcționează noua soluție

Echipa, condusă de omul de știință în domeniul materialelor Chunsheng Wang, a investigat o nouă abordare care nu modifică electrozii, ci mai degrabă electrolitul dintre ei. Inspirați de reacțiile cunoscute din chimia organică, au ajustat proprietățile acesteia astfel încât transferurile de ioni să fie mai controlate.

Efectul este că electrolitul nu se mai deteriorează aleatoriu, ci într-un mod controlat, formând un strat protector uniform și stabil pe catod, ceea ce încetinește degradarea ulterioară. Important este că nu sunt necesare materiale exotice pentru acest lucru. Potrivit cercetătorilor, se utilizează substanțe chimice și procese deja utilizate în industria bateriilor.

Un alt avantaj al acestui proces este flexibilitatea sa. Compoziția stratului protector de pe catod poate fi variată. Un strat mai gros crește stabilitatea și prelungește durata de viață a bateriei, dar încetinește transportul ionilor, în timp ce un strat mai subțire permite densități mai mari de putere și energie, dar duce la o uzură mai rapidă.

Acest lucru ar permite adaptarea bateriilor la aplicația lor specifică – de exemplu, durabilitate maximă în sistemele staționare de stocare a energiei sau performanță maximă în vehiculele electrice.

Ce înseamnă acest lucru?

Rămâne de văzut cât de mult va prelungi această nouă soluție durata de viață a bateriilor litiu-ion. Tehnologia se află într-o fază incipientă de testare și nu sunt încă disponibile date fiabile pe termen lung.

Cu toate acestea, experții sunt optimiști în această privință. Expertul în stocarea energiei, Michel Armand, de la centrul de cercetare spaniol CIC energiGUNE, a descris formarea controlată a unui strat protector pe catod ca un pas important către baterii cu durată mai lungă de viață.

Pentru consumatori, nimic nu se va schimba pe termen scurt. Pe termen mediu-lung, însă, această soluție ar putea ajuta bateriile din dispozitivele de zi cu zi să își păstreze capacitatea și să îmbunătățească longevitatea fără ca producătorii să fie nevoiți să dezvolte tipuri de celule complet noi.