Резултатите от изпитанията показват, че удължаването на живота на батериите може да не изисква нови материали или сложни химични решения, а внимателно проектирана механична система, която поддържа постоянен натиск върху батерията по време на циклите на зареждане и разреждане.
„Батериите не понасят добре непрекъснатото редуване на натиск и отпускане“, казва проф. Майкъл де Волдер от Инженерния факултет на Кеймбриджкия университет, един от ръководителите на изследването. По думите му досега повечето усилия за подобряване на литиево-йонните батерии са били насочени към химичните и физичните им свойства, но механичните фактори също играят важна роля.
Литиево-йонните батерии естествено се разширяват и свиват при движението на литиевите йони между анода и катода по време на зареждане и разреждане. Според учените тези многократни промени в обема създават механично напрежение, което постепенно уврежда компонентите на батерията и съкращава нейния живот.
За да изследват влиянието на натиска, учените са разработили лабораторно устройство с пневматични въздушни възглавници, което упражнява постоянен натиск върху използвани в търговската мрежа литиево-йонни батерии от типа pouch cell. Сензори са следили непрекъснато минималните промени в обема им по време на работа.
Изследването показва, че натискът трябва да се поддържа в оптимални граници, или около 12,5 бара. По-високото налягане може да доведе до отлагане на метален литий върху анода, а по-ниското - до напукване на катода, като и в двата случая експлоатационният живот на батерията се съкращава.
„Установихме, че когато натискът остава сравнително постоянен по време на всеки цикъл на зареждане и разреждане, това значително удължава живота на батерията“, посочва Де Волдер.
Технологията засега е изпитана само в лабораторни условия и ще са необходими допълнителни разработки, преди да бъде внедрена в комерсиалните батерийни системи, допълва още Синхуа.