Потенциально важная причина склонности литий-ионных аккумуляторов к саморазряду, по-видимому, была обнаружена исследователями из финансируемого Tesla исследовательского центра аккумуляторов в Университете Далхаузи. Что весьма примечательно, так это то, что выводы группы были удивительно простыми, но потенциально глубокими.
Электронные устройства, такие как смартфоны и ноутбуки, со временем саморазряжаются. Это слишком знакомый сценарий, когда устройство теряет заряд батареи, несмотря на то, что оно не используется в течение определенного периода времени. Но хотя сегодня это считается нормальным, исследователи из Университета Далхаузи, возможно, обнаружили виновника саморазряда литий-ионных аккумуляторов.
Доктор Майкл Метцгер, доцент кафедры Герцберга-Дана и сотрудник факультета физики и атмосферных наук Университета Далхаузи, отметил, что коммерчески доступная лента, скрепляющая электроды в литий-ионных батареях, может внести ключевой вклад в само- процесс разрядки.
«В коммерческих аккумуляторных батареях есть лента, такая как скотч, которая скрепляет электроды, и происходит химическое разложение этой ленты, в результате чего образуется молекула, которая приводит к саморазряду. В нашей лаборатории мы проводим много очень сложных экспериментов по улучшению батарей, но на этот раз мы обнаружили очень простую вещь. Это очень простая вещь — она есть в каждой пластиковой бутылке, и никто бы не подумал, что это оказывает такое огромное влияние на то, как разлагаются литий-ионные элементы», — сказал доктор Мецгер.
Чтобы понять элементы литий-ионных аккумуляторов и их поведение при саморазрядке, доктор Мецгер и его команда вскрыли несколько элементов и подвергли их воздействию различных температур. К своему удивлению, команда обнаружила, что раствор электролита в ячейке был ярко-красным. Исследовав дальше, команда поместила элементы с общим раствором электролита в печи при четырех разных температурах. Использовались четыре различные температуры печи в диапазоне от 25°C до 70°C. Образец клеток при 25°С оставался прозрачным, тогда как образец при 55°С становился светло-коричневым, а образец при 70°С приобретал кроваво-красный цвет. Затем команда провела химический анализ, чтобы изучить состав электролита.
Ниже приведены наблюдения команды.
«Именно тогда (исследователи) обнаружили, что полиэтилентерефталат, или ПЭТ, в ленте разлагается и создает молекулу, которая приводит к саморазряду. Молекула называется окислительно-восстановительным челноком, потому что она может перемещаться к положительной стороне электрода, затем к отрицательной стороне и затем обратно к положительной стороне. Таким образом, он перемещается между электродами и создает саморазряд, как и литий. Проблема в том, что молекула челнока делает это все время в фоновом режиме, даже когда литий не должен двигаться, когда батарея просто сидит».
«Это то, чего мы никогда не ожидали, потому что никто не смотрит на эти неактивные компоненты, эти ленты и пластиковую фольгу в аккумуляторном элементе, но это действительно необходимо учитывать, если вы хотите ограничить побочные реакции в аккумуляторном элементе», — сказал д-р Метцгер.
С выводами доктора Метцгера и его команды можно ознакомиться ниже.
Buechele 2023 J. Electrochem. соц. 170 010518 от Simon Alvarez на Scribd
Не стесняйтесь обращаться к нам с новостями. Просто отправьте сообщение Саймону
Исследователи, финансируемые Tesla, обнаруживают удивительные подробности о разрядке литий-ионных аккумуляторов
