Egy kutatás eddig nem látott tényezőket tárt fel a lítium-ion akkumulátor degradálódása mögött

Egy nemzetközi tudóscsoport egy meglepő tényezőt azonosított, amely felgyorsítja a lítium-ion akkumulátorok leépülését, ami folyamatos kapacitásveszteséghez vezet. Ez a felfedezés új nézőpontot adhat az akkumulátor élettartamáról, és stratégiákat kínál az önkisülés leküzdésére, ami javíthatja a teljesítményt különböző alkalmazásokban az okostelefonoktól az elektromos járművekig.

Artūras Vailionis, a Stanford Egyetem Röntgen- és Felületelemzési Csoportjának központi vezetője, valamint a litván Kaunasi Műszaki Egyetem (KTU) vendégprofesszora szerint általánosan elterjedt (és ma is) az a vélemény, hogy az önkisülés a teljesen feltöltött akkumulátor lítiumatomjainak az elektrolitról az akkumulátor katódjára történő diffúziójának köszönhető.

„Tanulmányunk azonban kimutatta, hogy a protonok (hidrogénionok) diffúziója okozza az akkumulátor önkisülését. A tanulmány eredményei alapján javaslatokat lehet tenni az akkumulátor élettartamának meghosszabbítására az önkisülés csökkentésével” – mondja Vailionis.

Ezek a módszerek magukban foglalhatják olyan adalékanyagok kiegészítését az elektrolithoz, amelyek nem tartalmaznak hidrogénmolekulákat, például CH2-t, vagy speciális bevonat felhasználását a katódfelület és az elektrolit reakciójának csökkentésére.

Hosszabb akkumulátor-élettartam a környezetbarátabb és költséghatékonyabb technológiákért

Prof. Vailionis elmagyarázza, hogy az önkisülés lerövidíti az akkumulátor naptári és ciklikus élettartamát, és idővel csökken a feszültsége és a kapacitása. A lítium akkumulátor korlátozott élettartama környezeti és gazdasági hatásokkal jár; ezért fontos megérteni és megelőzni ezt a kérdést.

Az akkumulátorok önkisülése mögötti teljesen új jelenség felfedezése zöldebb, költséghatékonyabb és megbízhatóbb technológia felé nyithatja meg az utat.

„A lítium-ion akkumulátorok hosszabb élettartama azt jelenti, hogy a fogyasztóknak ritkábban kell cserélniük akkumulátoraikat vagy elektronikus eszközeiket. Ezenkívül a hosszabb akkumulátor-élettartam segít csökkenteni az elektronikai hulladék mennyiségét, és megakadályozza az erőforrások kimerülését – a lítium, a kobalt és a nikkel véges erőforrások –, így hozzájárul a fenntarthatóbb gyakorlatokhoz” – tette hozzá Vailionis.

A hosszú élettartamú akkumulátorral rendelkező eszközök, például okostelefonok, laptopok és egyebek hosszabb ideig használhatók töltés nélkül, és a nagy akkumulátorrendszerrel rendelkező ipari alkalmazásokban (pl. elektromos járművek vagy hálózati energiatárolók) a hosszabb akkumulátor-élettartam magasabb a befektetés megtérülése, így ezek a technológiák gazdaságosabbak. Emellett a megújuló energiarendszerekben, mint például a nap- és szélenergia, a hosszabb akkumulátor-élettartam növeli az energiatárolás hatékonyságát és megbízhatóságát, segít stabilizálni az energiaellátást és csökkenti a fosszilis tüzelőanyagoktól való függőséget.

Mivel a lítium-ion akkumulátorokat orvosi eszközökben, repülőgép- és védelmi rendszerekben is használják, a hosszabb akkumulátor-élettartam csökkenti a kritikus helyzetekben bekövetkező meghibásodás kockázatát.

„Összességében a hosszabb akkumulátor-élettartam javítja a fenntarthatóságot, a gazdaságosságot és a termelékenységet az ipari alkalmazások széles körében” – zárta gondolatait Vailionis.

Az eredeti dokumentáció az alábbi webhelyen érhető el (angol tudás szükséges): science.org