Восстановить литий ионный аккумулятор: Восстановление литий-ионных аккумуляторов

Содержание

Ремонт и восстановление Li-ion аккумуляторов

работаем 24/7 | круглосуточно и без выходных

УслугиРемонт и восстановление Li-ion аккумуляторов

512

7 мин

Ремонт и восстановление Li-ion АКБ в “1АК” предполагает:
Почему выбирают 1АК.RU:

1AK.RU оказывает услуги по ремонту и восстановлению Li-ion аккумуляторов.

Выполняем ремонт, замену и восстановление любых литиевых аккумуляторов для:

Электроинструмента: болгарок, перфораторов, шуруповёртов, гайковёртов.
Электротранспорта: электровелосипедов, электросамокатов, сегвеев, моноколес.
Бытовой и портативной техники: ноутбуков, пылесосов, квадрокоптеров, радиостанций.
Медицинской и измерительной техники.
Модернизация аккумуляторов старого образца.
Устанавливаем дополнительные батарейки, расширяем возможности штатных сборок.

Наши специалисты диагностируют каждую батарею: оценивают состояние аккумуляторных ячеек, управляющей электроники, проводов и разъемов. По итогам диагностики мы предлагаем оптимальный вариант решения проблемы.

В распоряжении наших специалистов – современное диагностическое оборудование и профессиональный инструмент, что позволяет выполнить работы на высоком уровне.

Сваривание элементов производится на профессиональном оборудовании с использованием качественных расходных материалов. Каждая батарея после ремонта проходит проверку качества выполненных работ.

Ремонт и восстановление Li-ion АКБ в “1АК” предполагает:

Ремонт и восстановление АКБ профессионалами на специализированном оборудовании.
Контроль качества на каждом этапе изготовления.
Гарантию на все виды работ по сборке Li-ion АКБ от 6-и месяцев.
Использование проверенных элементов.

Работаем с физическими, а также с юридическими лицами!

Заявку на сборку вы можете оставить на сайте 1AK. ru или в магазине.

Стоимость услуги зависит от множества факторов и рассчитывается индивидуально.

Ориентировочный срок выполнения заказа – от 10 дней.

Почему выбирают 1АК.RU:

Прием заказов на ремонт и восстановление АКБ online на сайте 1AK.ru, а также во всех наших магазинах.
В ассортименте аккумуляторы для автомобилей, мотоциклов, лодок и катеров, детских электромашин, пылесосов, ноутбуков и электроинструмента.
Профессиональная консультация опытного менеджера.
Система скидок на весь ассортимент.
Сбор отработанных аккумуляторных батарей (свинцовых).

По вопросам ремонта и восстановления аккумулятора можете обратиться по телефону: +7 (812) 303-54-91.

Литий-ионные батареи — одни из лучших на рынке на данный момент. Они просты в эксплуатации, выдерживают много циклов заряда-разряда и весят на порядок меньше стандартных аккумуляторов. Но и они со временем выходят из строя. Во многих случаях их утилизируют, хотя можно восстановить работоспособность АКБ без особых проблем. В обзоре мы разберёмся, как сделать это самостоятельно.

Li-ion аккумуляторы просты в эксплуатации, не требуют обслуживания, поэтому могут быть использованы везде, где это возможно. Главное — защищать их от влаги и повышенных температур и помнить, что любое повреждение опасно воспламенением.

При соблюдении элементарных правил эксплуатации источник питания гарантированно отработает заявленный ресурс.

Предыдущая статья Следующая статья

Проектирование и сборка Li-ion аккумуляторов

Заявка на ремонт

Введите телефон

Введите email

Комментарий

Отправляя форму, вы соглашаетесь с Пользовательским соглашением.

Ждем Вас за покупками!

Сайт использует файлы Cookie (куки-файлы)

Продолжая использовать сайт Вы соглашаетесь на сбор данных о Вашем посещении сайта.

лучшие методы и техника безопасности

Любой тип аккумуляторных батарей рано или поздно выходит из строя. Литий-ионные модели не исключение. Они на данный момент являются самыми популярными среди всех. После окончания срока службы обычно все устройства утилизируются, но есть возможность восстановления.

Особенности литий-ионных аккумуляторов

Для начала нужно понять, что из себя представляют литий-ионные аккумуляторные батареи. Они состоят из двух электродов, положительного и отрицательного. Положительным называется катод, а отрицательным анод. Катод изготавливается из кобальта или марганца с добавлением лития. Анод состоит из медных элементов и графита.

Между двух этих компонентов находится ионизирующий сепаратор, который имеет в составе электролитический раствор. Когда устройство разражается литий уходит от катода к решётке графита. При зарядке происходит обратная процедура. Литий-ионные разновидности АКБ на данный момент являются самыми безопасными.

В них встраивается специальный чип, который называется контроллер питания. Он отвечает за блокировку электроэнергии, чтобы не допустить перезаряда, а также за то, чтобы не допустить больших скачков напряжения. Благодаря этому маленькому элементу, значительно увеличилась безопасность использования любого устройства.

Литий-ионные источники питания имеют ряд своих преимуществ и недостатков по сравнению с другими видами.

Преимущества ионных аккумуляторов:

увеличенная энергетическая ёмкость;
относительно небольшие габариты и вес;
низкий уровень саморазряда;
высокая безопасность;
эффекта памяти практически нет;
возможность выдавать высокие значения тока;
надёжность и энергоэффективность;
приличное время работы от одного заряда;
не требуют тщательного обслуживания.

Недостатки данной модели:

боязнь глубокого разряда;
при поломке контроллера питания, возникает перезаряд;
не имеют возможности долго работать на морозе;
есть вероятность воспламенения или даже взрыва аккумуляторной батареи;
незначительное количество циклов заряда и разряда, примерно около 400 штук.

Основные факторы влияющие на работоспособность аккумулятора

Литий-ионные аккумуляторные батареи хоть и являются на сегодняшний день самыми популярными, у них тоже находятся свои отрицательные стороны, которые нужно изучить подробнее. В список можно включить:

эффект памяти;
естественное старение;

воздействие температур;
самовозгорание;

глубокий разряд;
саморазряд.

Эффект памяти

Эффект памяти является одной из самых распространённых неприятностей во всех моделях аккумуляторов. Этот процесс означает, что после подзарядки устройства, источник питания «запоминает» последнюю зарядку. То есть не рекомендуется заряжать устройство при любом количестве зарядки, кроме нуля. Должен быть произведён полный цикл зарядки и разрядки. Такой проблемы в литий-ионных видах практически нет. Поэтому все производители говорят, что заражать гаджет, наоборот, можно при либо количестве зарядки, кроме нуля.

Так как данные источники питания имеют особый набор компонентов и элементов, позволяющих контролировать сохранение ёмкости.

Старение

Проблема, которая настигнет абсолютно любое устройство и всё, что только существует, не только аккумуляторные батареи. Срок эксплуатации производство указывает на этикетке АКБ или в технической документации. Средний срок службы литий-ионных аккумуляторных батарей составляет 3-4 года. Если правильно ухаживать за АКБ и устройством, то этот срок можно будет ещё дополнительно увеличить на несколько лет. Уход поможет сохранить эффективность и ёмкость на больший период. При обратной ситуации, есть вероятность снизить срок эксплуатации до одного года.

Самовозгорание

Менее заметная проблема в литий-полимерных и литий-ионных аккумуляторов. Самовозгорание — процесс, вызывающий воспламенение аккумуляторной батареи, из-за химического состава всех элементов. Происходит сложная реакция или короткое замыкание, что вызывает пожар. Возникнуть такая ситуация может из-за перегрева устройства или из-за сильных скачков напряжения в электрической цепи.

Также есть вероятность получить короткое замыкание, если заражать устройство при помощи дешёвых и китайских зарядных устройств. Покупать рекомендуется только, проверенные временем и покупателями, приборы.

Глубокий разряд и перезарядка

Глубокий разряд является самой неприятной проблемой для литий-ионных аккумуляторных батарей. Этот процесс происходит из-за того, что аккумулятор разряжается в самый ноль, и после этого не устанавливается на зарядку, а валяется где-то без электроэнергии. Спустя пару недель или месяц источник питания сможет уже потерять около 20 процентов от заявленной производителем энергетической ёмкости. Поэтому производство уведомляет всех пользователей о том, что если устройство отправилось на долгое хранение, то необходимо для начала зарядить его как минимум наполовину. После этого нужно хотя бы раз в месяц проверять количество оставшейся зарядки. Менее 40 процентов, значит нужна подзарядка. Также нужно будет проводить полный цикл заряда и разряда раз в 3 месяца.

Так энергетическая ёмкость будет сохранена на максимально возможный срок. Не рекомендуется покупать аккумуляторные батареи на запас. Они должны работать, а не лежать и храниться. Какой бы не был уход за хранящимся источником питания, он всё равно прослужит меньше, чем того, который находится в работе.

Саморазряд и перезаряд

Ещё две неприятности называются саморазряд и перезаряд. Саморазрядка присутствует у всех аккумуляторов. Если устройство лежит и не используется, происходит медленная потеря электроэнергии. Этого никак не избежать. Больших проблем этот процесс не создаёт и на него мало обращают внимание. Перезаряд — это процесс, при котором источник питания питается электроэнергией тогда, когда уже имеет полный заряд. Привести это может к таким последствиям, как возгорание или снижение ёмкости. Для современных технологий, это не является особой проблемой. Так как производители позаботились о безопасности и установили в конструкцию АКБ специальный контроллер, который позволяет следить за подачей энергии и при полной зарядке производить блокировку прохождения электрического тока.

Как работает контроллер и для чего он нужен

Контроллер питания — это элемент аккумулятора, который начал создаваться относительно недавно. Он выполняет функцию защиты. Производители максимально пытаются обезопасить устройства от лишних неприятностей.

Микроконтроллер следит за тем, чтобы источник питания не перезарядился. Он производит блокировку, когда зарядка достигла 100 процентов.

Благодаря этому маленькому элементу, значительно повысился срок службы аккумуляторной батареи, а также сильно увеличилась безопасность. Контроллер располагается на плате. Если произойдёт короткое замыкание или какое-либо физическое воздействие, то контроллер может выйти из строя. За этим необходимо внимательно следить. Если устройство начинает сильно перегреваться, после того, как долго постоит на зарядке при 100 процентах — это может означать поломку элемента питания.

Вы пробовали разобрать автомобильный аккумулятор?

Разбирал Не приходилось

Почему контроллер блокирует работу литиевых батарей

Контроллер питания блокирует работу тогда, когда происходит критическая глубокая разрядка. В таком случае восстановить работоспособность аккумуляторной батареи будет очень сложно. Самостоятельно сделать это скорее всего не получится, потребуется обратиться за помощью в сервисный центр. Необходимо удалить контроллер питания, чтобы он перестал блокировать зарядку. Верным способом будет не доводить до этого. Нельзя оставлять устройство на долго без зарядки или при помощи нагрузки разряжать АКБ ниже нуля.

Как проявляется износ Li-ion батареи

Распознать, что аккумуляторная батарея не держит заряд легко:

устройство начинает выключаться даже не дойдя до нуля. Вырубается при оставшемся заряде 5, 10, 20 процентов;
время работы от одного заряда значительно снизилось по сравнению с первым месяцем использования;

не заряжается до 100 процентов. Зарядка останавливается на 80, 90, 95, 99 процентах;
старый источник питания может вздуться. Это можно увидеть по корпусу устройства. Если это случилось необходимо как можно скорее произвести замену.

Методы восстановления ёмкости литий-ионных аккумуляторов

Для того чтобы восстановить литий-ионную аккумуляторную батарею, необходимо применить особенные методы. Для их выполнения может потребоваться некоторый опыт владения какими-то инструментами или знаниями. Данная разновидность аккумуляторов теряет за год использования примерно 5 процентов от своей ёмкости. При неправильной эксплуатации это значение может увеличиться более чем в два раза.

К сожалению восстановить аккумуляторную батарею полностью невозможно. Можно попробовать лишь немного повысить ёмкость и не более того.

В интернете множество людей, которые не знают, что пишут. Выкладывают неумные советы, которые могут повлечь за собой даже угрозу для жизни. Ниже будет перечислен список методов, для пользователей, которые любят «экстрим».

Обычному человеку настоятельно не рекомендуется выполнять большинство из всех этих способов восстановления li ion аккумуляторов.

Прокалывание и выпуск газа

Глупейший способ вернуть энергетическую ёмкость аккумуляторной батареи — это проткнуть её, когда она вздулась. Некоторые народные пользователи рекомендуют: взять иглу; извлечь вздутую аккумуляторную батарею из устройства; проткнуть её в любом месте; газы выйдут и АКБ нужно установить на место. Для начала, чтобы понять насколько безрассуден этот способ, нужно понять откуда взялись эти газы. Всё очень просто: эти газы образовались в результате, возникшей внутри химической реакции. Она появилась в следствии короткого замыкания или механических воздействий. Протыкая иглой АКБ, есть вероятность, что возникнет воспламенение устройства. Если же «повезёт» и она не загорится, то это может случится в любой момент, даже когда человек будет спать и не заметит этого. Поэтому если быть бесстрашным и не боятся потерять устройство, то можно попробовать данный метод.

Только он абсолютно никак не восстановит энергетическую ёмкость.

Воздействие холодом

Все специалисты сходятся на мнение, что это метод просто «бред сумасшедшего» и восстановить ёмкость таким образом нереально. Скорее всего произойдёт воспламенение или вздутие источника питания. Взять аккумуляторную батарею, сдёрнуть с неё этикетку и положить в морозильную камеру. Начнётся, так называемая, глубокая процедура заморозки. Длится она около 3 часов, после чего, аккумулятор достаётся из морозилки и устанавливается в устройство. Поставить на зарядку в течение одной минуты, не больше и не меньше. Далее подождать пока источник питания нагреется до комнатной температуры и зарядить его вновь. Следует напомнить, что литий-ионные аккумуляторные батареи не выносят сильного снижения температуры, поэтому решать, пользоваться этим способом или нет, должен сам пользователь.

Метод заряд/разряд

Это единственный метод среди представленных, который не навредит аккумулятору. Но всё равно он будет неэффективным для уже мёртвой АКБ. Для более менее живой, может и подойдёт, но будет малоэффективен. Всё же попробовать можно, хуже не станет. Источник питания необходимо полностью разрядить, потом зарядить и снова разрядить. Повторять этот цикл примерно 3-4 раза. Для этого метода нужно найти дополнительную нагрузку, которая будет разряжать АКБ до состояния глубокого разряда. Если в источнике питания есть контроллер, который блокирует проход электричества после 100 процентов, то процедура будет не затруднительной. Про устройства, в которых нет контроллера и говорить не стоит. Сейчас таких уже практически нет, а если и есть, то лучше не использовать такой способ, чтобы избежать перезаряда.

“Дикий” метод восстановления

Не существует никаких способов, чтобы кратковременно вернуть энергетическую ёмкость. Если срок эксплуатации подошёл к концу, нужно пойти и просто купить новую. Восстановить старую АКБ нереально. Дикость этого метода заключается в том, что это не способ восстановления, а способ вывода из строя еле живой аккумуляторной батареи. Необходимо разобрать источник питания и провести замыкание элемента, обходя контроллер питания. Замыкают металлическим предметов и держат от нескольких секунд до минуты. Замкнуть АКБ на одну минуту и произойдёт возгорание. Применять такой тип восстановления крайне глупо и неразумно. Куда логичнее будет сразу сдать в утиль данную батарейку.

Что делать если аккумулятор не заряжается

Если аккумулятор не заряжается можно попробовать некоторые способы. Но всегда рекомендуется лучше просто купить новую аккумуляторную батарею и не делать самостоятельных процедур без специальных знаний.

Использование специального з/у

Так называемое «специальное» зарядное устройство продаётся в интернет-магазинах. Производители говорят о том, что эта зарядка отлично восстанавливает неисправный источник питания. Первым делом подключается устройство к АКБ, чтобы проверить мультиметром, на сколько сильно восстановитель энергии ушёл в глубокий разряд. При слишком большим разряде, будут низкие показатели выходного напряжения. Вся работа этого устройства заключается в том, чтобы дать контроллеру питания понимание, что напряжения достаточно для того, чтобы начать зарядку. Происходит небольшая подача электроэнергии и гаджет начинает работать. После того как напряжение дойдёт до 3,2 Вольт, можно попробовать подключить «родную» зарядку.

Резистор и родное з/у

Способ даже проще, чем вышеописанный. Минус зарядки нужно подключить к минусу источника питания. Плюс соответственно к плюсу. Далее нужно подать электроэнергию и поднимать напряжение до 3,2 Вольт. Проводить эту процедуру необходимо в течении 15-20 минут и после этого попробовать проверить аккумулятор не функциональность.

Подключение вентилятора

Потребуется блок питания с выходным напряжением от 12 Вольт. Минус к минусу, а плюс к плюсу, при этом плюсовую точку требуется поддерживать самостоятельно. Включив гаджет вентилятор начнёт функционировать. Выполнять мероприятие необходимо не более 30 секунд. После этого напряжение достигнет нужного значения и можно проверять аккумулятор.

Подзарядка от другого аккумулятора

Можно попробовать подзарядить источник питания от другой батареи. Она должна иметь напряжение в 9 Вольт.

Процедура восстановления:

поднести провода к контактам аккумулятора. На свой контакт, свой провод;
нельзя допускать замыкания минуса и плюса одним проводком. Это вызовет короткое замыкание и выведет из строя АКБ;
обнадёживать место соединения поможет скотч. Рекомендуется нанести метку где и какой провод;
ждать пока немного нагреется АКБ;
выполнить перезарядку;
проверить на функциональность.

Как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда

Восстановить аккумуляторную батарею после глубокого разряда довольно затруднительно и не всегда разумно. Лучше позаботиться о покупке новой АКБ. При глубоком разряде происходит блокировку прохождения электроэнергии, которую активирует специальный контроллер питания. Для восстановления потребуется изъять элемент или обойти его. Также можно попробовать дать напряжение в 3,2 Вольта. Возможно это сможет реанимировать аккумуляторную батарею.

Аккумулятор 18650

Техника безопасности при работе с литий-ионными аккумуляторами

Чтобы не допустить быстрого износа или выхода из строя источника питания, необходимо соблюдать ряд простых правил:

нельзя допускать перегрева устройства или аккумуляторной батареи. Для этого не нужно их оставлять под прямыми лучами солнца в жаркую погоду. Тем более нельзя оставлять под стеклом, куда попадает солнце. Это может с лёгкостью повлечь за собой взрыв или воспламенение. Последствия могут быть намного хуже, чем просто испорченный источник питания и телефон;
не нужно слишком долго пользоваться телефоном или другим устройством с литиевой батареей на морозе. Это снижает производительность некоторых элементов и даже некоторые может вывести из строя. Последствиями может быть сильное снижение энергетической ёмкости или полная неисправность;
не допускать попадания чрезмерного количества влаги. Хоть и во многих современных технологиях установлена влагозащита, она не обеспечивает большую надёжность. Чаще всего такие системы предусматривают защиту от капель дождя или кратковременных погружений в воду, но не более того. Иначе вода может просочиться сквозь резиновые вставки и запуститься как минимум процесс окисления. Он медленно израсходует энергоёмкость аккумулятора. Окисление контактов будет лучшим вариантом при проникновении воды, худшим можно назвать поломку всего устройства без возможности его восстановления;
очень настоятельно рекомендуется применять только оригинальное зарядное устройство, которое предназначено для гаджета. Покупка дешёвых зарядок в переходе, ничего хорошего не предвещает. Простые зарядки могут вызывать короткое замыкание из-за скачков напряжения. Оригинальное ЗУ имеет необходимые и подходящие параметры для подзарядки устройства;
не нужно пытаться самостоятельно разбирать устройство и уж тем более аккумуляторную батарею если нет в этом никаких познаний. Можно испортить важный микроэлемент и всё полетит.

«Мертвый» литий можно оживить, чтобы продлить срок службы батареи

Стоковое изображение. Исследование может помочь увеличить срок службы батареи в электронных устройствах следующего поколения (Фото: Shutterstock)

«Мертвый» литий в батареях можно вернуть к жизни благодаря новой технологии, которая замедляет деградацию батарей и восстанавливает некоторую емкость.

Метод, разработанный исследователями Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США и Стэнфордского университета, может увеличить срок службы батарей в электронных устройствах следующего поколения и увеличить запас хода электромобилей.

По мере цикла литиевых батарей в них накапливаются небольшие «островки» неактивного лития, которые отрезаны от электродов, уменьшая способность батареи накапливать заряд. Исследовательская группа обнаружила, что они могут заставить этот «мертвый» литий ползти к одному из электродов, пока он снова не соединится, частично обратив процесс вспять.

Этот шаг замедлил износ тестовой батареи и увеличил срок ее службы почти на 30 %.

«В настоящее время мы изучаем возможность восстановления потерянной емкости литий-ионных аккумуляторов с помощью чрезвычайно быстрой стадии разрядки», — сказал ведущий автор Фан Лю из Стэнфорда.

В литий-ионных и литий-металлических батареях используются положительно заряженные ионы лития, которые перемещаются между электродами. Со временем часть металлического лития становится электрохимически неактивной, образуя изолированные островки лития, которые больше не соединяются с электродами. Это особая проблема для литий-металлических технологий и для быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов.

В новом исследовании ученые продемонстрировали, что могут мобилизовать и восстановить изолированный литий, чтобы продлить срок службы батареи. Команда изготовила оптическую ячейку с катодом из лития-никеля-марганца-оксида кобальта (NMC), литиевым анодом и изолированным литиевым островком между ними, что позволило им отслеживать, что происходит внутри батареи в режиме реального времени.

Они обнаружили, что изолированный литиевый остров вовсе не был «мертвым», а реагировал на работу батареи. При зарядке элемента островок медленно двигался к катоду — при разряде он полз в противоположном направлении.

«Это похоже на очень медленного червя, который выдвигает голову вперед и втягивает хвост, чтобы перемещаться нанометр за нанометром», — сказал руководитель исследования профессор И Цуй. «В этом случае он транспортируется, растворяясь на одном конце и откладывая материал на другом конце. Если мы сможем поддерживать движение литиевого червяка, он в конечном итоге коснется анода и восстановит электрическое соединение».

Исследование показывает, как повторно соединить «мертвый» литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его, сказал Цуй.

Результаты, которые команда подтвердила с помощью других тестовых батарей и компьютерного моделирования, также демонстрируют, как изолированный литий может быть восстановлен в реальной батарее путем изменения протокола зарядки.

«Мы обнаружили, что можем перемещать отделенный литий к аноду во время разряда, и эти движения происходят быстрее при более высоких токах», — сказал Лю. «Поэтому мы добавили этап быстрой разрядки сильным током сразу после зарядки аккумулятора, который переместил изолированный литий достаточно далеко, чтобы снова соединить его с анодом. Это реактивирует литий, чтобы он мог участвовать в жизни батареи».

Она добавила: «Наши результаты также имеют большое значение для проектирования и разработки более надежных литий-металлических батарей».

Исследование опубликовано в журнале Nature .

Хотите получать лучшие инженерные истории прямо на почту? Информационный бюллетень Professional Engineering информирует вас о самых передовых разработках и интересных новых вакансиях. Чтобы зарегистрироваться, нажмите здесь.

Контент, опубликованный Professional Engineering, не обязательно отражает точку зрения Института инженеров-механиков.

Межотраслевой
Производство
Сила и энергия

Островки неактивного лития ползут, как черви, чтобы снова соединиться со своими электродами, восстанавливая емкость и срок службы батареи — ScienceDaily

Исследователи из Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики и Стэнфордского университета, возможно, нашли способ оживить перезаряжаемые литиевые батареи, потенциально увеличивая ассортимент электромобилей и время автономной работы электронных устройств следующего поколения.

По мере цикла работы литиевых батарей в них накапливаются небольшие островки неактивного лития, которые отрезаны от электродов, уменьшая способность батареи накапливать заряд. Но исследовательская группа обнаружила, что они могут заставить этот «мертвый» литий ползти, как червяк, к одному из электродов, пока он снова не соединится, частично обратив нежелательный процесс вспять.

Добавление этого дополнительного шага замедлило износ их тестовой батареи и увеличило срок ее службы почти на 30%.

«Сейчас мы изучаем возможность восстановления потерянной емкости литий-ионных аккумуляторов с помощью чрезвычайно быстрой стадии разрядки», — сказал постдокторант из Стэнфорда Фан Лю, ведущий автор исследования, опубликованного 22 декабря в 9.0029 Природа .

Потеря соединения

Большое количество исследований направлено на поиск способов изготовления перезаряжаемых аккумуляторов с меньшим весом, более длительным сроком службы, повышенной безопасностью и более высокой скоростью зарядки, чем литий-ионная технология, используемая в настоящее время в мобильных телефонах, ноутбуках и электромобилях. . Особое внимание уделяется разработке литий-металлических батарей, которые могут хранить больше энергии на единицу объема или веса. Например, в электромобилях эти батареи следующего поколения могут увеличить пробег на одном заряде и, возможно, занимать меньше места в багажнике.

Оба типа батарей используют положительно заряженные ионы лития, которые перемещаются между электродами. Со временем часть металлического лития становится электрохимически неактивной, образуя изолированные островки лития, которые больше не соединяются с электродами. Это приводит к потере емкости и представляет собой особую проблему для литий-металлических технологий и быстрой зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Однако в новом исследовании исследователи продемонстрировали, что они могут мобилизовать и восстановить изолированный литий, чтобы продлить срок службы батареи.

«Я всегда думал, что изолированный литий — это плохо, поскольку он вызывает разложение батарей и даже возгорание», — сказал И Цуй, профессор Стэнфордского университета и SLAC и исследователь Стэнфордского института исследований материалов и энергии (SIMES), который руководил исследованием. «Но мы обнаружили, как электрически воссоединить этот «мертвый» литий с отрицательным электродом, чтобы реактивировать его».

Ползучая, а не мертвая

Идея исследования родилась, когда Цуй предположил, что приложение напряжения к катоду и аноду батареи может заставить изолированный островок лития физически перемещаться между электродами — процесс, который его команда уже знает. подтверждены их экспериментами.

Ученые изготовили оптическую ячейку с катодом из лития, никеля, марганца, оксида кобальта (NMC), литиевым анодом и изолированным островком лития между ними. Это тестовое устройство позволило им отслеживать в режиме реального времени, что происходит внутри батареи во время ее использования.

Они обнаружили, что изолированный литиевый остров вовсе не был «мертвым», а реагировал на работу батареи. При зарядке элемента островок медленно приближался к катоду; при разрядке он полз в обратную сторону.

«Это похоже на очень медленного червя, который выдвигает голову вперед и втягивает хвост, чтобы двигаться нанометр за нанометром», — сказал Цуй. «В этом случае он перемещается, растворяясь на одном конце и откладывая материал на другом конце. Если мы сможем поддерживать движение литиевого червя, он в конечном итоге коснется анода и восстановит электрическое соединение».

Увеличение срока службы

Результаты, подтвержденные учеными с помощью других тестовых аккумуляторов и с помощью компьютерного моделирования, также демонстрируют, как можно восстановить изолированный литий в реальном аккумуляторе путем изменения протокола зарядки.

«Мы обнаружили, что можем перемещать отделенный литий к аноду во время разряда, и эти движения происходят быстрее при более высоких токах», — сказал Лю. «Поэтому мы добавили быстрый этап сильноточной разрядки сразу после зарядки аккумулятора, который переместил изолированный литий достаточно далеко, чтобы снова соединить его с анодом. Это повторно активирует литий, чтобы он мог участвовать в сроке службы аккумулятора».