گسترش الگوریتم جدیدی برای شارژ که عمر سودمند باتری‌ها را دو برابر می‌کند_اصفهانیا

تیمی از محققان روش جدیدی برای شارژ باتری‌های لیتیوم یونی کشف کرده‌اند که می‌تواند طول عمر باتری را تا حد بسیاری افزایش دهد. این روش تازه که به‌گفتن «شارژ جریان پالسی» شناخته می‌شود، می‌تواند زمان‌وقتی که طی آن سلامت باتری به ۸۰ می‌رسد را دو برابر زیاد تر کند.

باتری‌های لیتیوم یونی مخازن انرژی فشرده و قوی می باشند که در دستگاه‌های بسیاری – از خودروهای برقی گرفته تا دستگاه‌های الکترونیکی – وجود دارند؛ اما ظرفیت آن‌ها با عبور الکترولیت‌ها از غشایی که آند و کاتد را جدا می‌کند، افت می‌یابد. بهترین باتری‌های لیتیوم یون تجاری حاضر از الکترودهای ساخته‌شده از ترکیبی به‌ نام NMC532 و گرافیت منفعت گیری می‌کنند و عمر سودمند آن‌ها حداکثر به ۸ سال می‌رسد.

افزایش عمر باتری‌ها با یک الگوریتم شارژ تازه

شارژ معمولی از جریان ثابت (CC) انرژی الکتریکی منفعت گیری می‌کند. محققان در مطالعه خود اتفاقی را که برای باتری‌ها در زمان منفعت گیری از CC رخ می‌دهد، تجزیه‌و‌تحلیل کرده‌اند و می‌گویند که رابط الکترولیت جامد آند (SEI) «به‌طور قابل‌توجهی ضخیم‌تر می باشند». علاوه‌براین، آن‌ها در ساختار NMC532 و الکترود گرافیت ترک‌های بیشتری اشکار کردند.

ضخامت زیاد تر برای SEI و وجود ترک‌های زیاد تر در الکترودها به‌معنی ازدست‌رفتن قابل‌دقت ظرفیت باتری‌ها است؛ به این علت محققان یک پروتکل شارژ بر پایه جریان پالسی (PC) گسترش داده‌اند. آن‌ها بعد از شارژ باتری‌ها با این پروتکل تازه، فهمید شدند که رابط SEI زیاد نازک‌تر است و مواد الکترود تغییرات ساختاری کمتری اشکار می‌کند. آن‌ها این چنین فهمید شدند که شارژ PC علت «توزیع همگن» یون‌های لیتیوم در گرافیت می‌شود که این کار نیز استرس مکانیکی و ترک‌خوردگی ذرات آن را کمتر می‌کند. این پروتکل این چنین می‌تواند تخریب ساختاری کاتد NMC532 را سرکوب می‌کند.

آزمایش‌های دانشمندان مشخص می کند که پروتکل شارژ PC می‌تواند طول عمر باتری‌های لیتیوم یون تجاری را با نگه داری ظرفیت ۸۰ درصدی، دو برابر کند. دکتر «جولیا کوال»، استاد دانشگاه برلین و یکی از نویسندگان این مطالعه که در ژورنال Advanced Energy Materials انتشار شده است، می‌گوید:

«شارژ پالسی می‌تواند مزایای بسیاری از نظر پایداری مواد الکترود و رابط‌ها داشته باشد و به‌طور قابل‌توجهی طول عمر باتری‌ها را افزایش دهد.»