Naukowcy opracowali prostą metodę chemiczną, która spowalnia degradację baterii litowo-jonowych, zwiększając ich trwałość w urządzeniach elektronicznych.
© A. Krivonosov
Żywotność baterii w smartfonach, laptopach i pojazdach elektrycznych może się znacznie poprawić – bez uciekania się do drogich lub egzotycznych technologii. Naukowcy zaproponowali stosunkowo prostą metodę chemiczną, która spowalnia degradację akumulatorów litowo-jonowych i dłużej zachowuje ich pojemność.
Główny problem z tymi bateriami jest dobrze znany: z każdym cyklem ładowania i rozładowania materiały wewnętrzne stopniowo się rozkładają. W klasycznym projekcie ogniwa litowo-jonowego znajdują się anoda, katoda i elektrolit, przez który przemieszczają się jony litu. Podczas początkowych cykli na anodzie tworzy się warstwa ochronna, stabilizująca działanie baterii i zapobiegająca dalszej degradacji elektrolitu – to długo badany i korzystny proces.
Katoda stanowi bardziej złożone wyzwanie. Przy wysokich napięciach i długotrwałych obciążeniach elektrolit wciąż uczestniczy w niepożądanych reakcjach, co destabilizuje warstwę ochronną. To przyspiesza zużycie baterii i prowadzi do utraty pojemności, szczególnie w urządzeniach wysokiej mocy i pojazdach elektrycznych.
Rozwiązanie podkreślane przez badaczy nie wymaga radykalnej przebudowy konstrukcji baterii. Zamiast tego polega na dodaniu specjalnych składników chemicznych bezpośrednio do elektrolitu. Te dodatki reagują najpierw z powierzchnią katody, tworząc stabilniejszą warstwę ochronną, która redukuje reakcje uboczne i spowalnia rozkład materiałów.
Eksperymenty pokazują, że nawet tanie, dobrze znane związki chemiczne mogą znacząco zwiększyć liczbę cykli operacyjnych, jakie bateria może obsłużyć. Co istotne, to podejście nie wymaga rzadkich materiałów ani skomplikowanych procesów produkcyjnych – jest kompatybilne z istniejącymi technologiami.
Naukowcy uważają, że ta optymalizacja jest szczególnie kluczowa dla pojazdów elektrycznych i elektroniki przenośnej, gdzie trwałość baterii bezpośrednio wpływa na koszty użytkowania i żywotność urządzeń. Choć metoda jest wciąż w fazie badań, już postrzega się ją jako jeden z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju technologii akumulatorów litowo-jonowych.