Исследование специалистов из Калифорнии может изменить подход к процедуре подзарядки литий-ионных аккумуляторов в составе электронных устройств и электромобилей, увеличив продолжительность их жизни. Проделанная работа опровергает прежнее распространённое убеждение в том, что медленная зарядка полезна для аккумуляторов, и что сохранение слишком большого количества энергии на протяжении короткого времени повреждает батареи.
«Обычно мы смотрим на аккумуляторы как на единое монолитное устройство, но в батареях iPhone, например, содержится несколько триллионов частиц», говорит автор Уильям Чью (William Chueh) из Стэнфордского Института материаловедения и энергетики (Stanford Institute for Materials and Energy Sciences). «Научное сообщество искало ответы на макроуровне, но наше исследование смотрит на состояние отдельных частиц и предлагает модель их работы».
Устройство для зарядки батареек при разной силе тока
Учёные использовали ускоритель частиц для наблюдения за наночастицами в процессе зарядки и разрядки. Прилагаемый электрический ток распределяется по всем частицам неравномерно, как можно было бы ожидать. Вся его энергия направляется на отдельные частицы или группы частиц, заряжает их до предела, и лишь затем переходит на другие группы. В итоге зарядка происходит последовательно от частицы к частице за очень короткий промежуток времени для каждой из них - соответственно, никакого вреда от быстрой подзарядки нет.
Предлагаемые исследователями изменения процедуры зарядки могут увеличить срок работы аккумуляторов с пары лет до десятилетия. Более унифицированная подзарядка, когда заряжается максимальное число частиц, вне зависимости от скорости, вызывает меньше нагрева и деградации батареи. Впрочем, скорость подзарядки исследователи без внимания также не оставляют. Предстоят новые эксперименты, где электроды пройдут через тысячи циклов зарядки-разрядки, имитируя реальные условия, при этом будут вестись измерения производительности.