18 февраля 2020, вторник, 00:51
VK.comFacebookTwitterTelegramInstagramYouTubeЯндекс.Дзен

НОВОСТИ

СТАТЬИ

PRO SCIENCE

МЕДЛЕННОЕ ЧТЕНИЕ

ЛЕКЦИИ

АВТОРЫ

Литий-ионные батарейки все-таки обладают «эффектом памяти»

Литий-ионные батареи
Литий-ионные батареи

Известно, что никель-кадмиевые аккумуляторы обладают так называемым «эффектом памяти», который заключается в потере емкости при нарушении режима зарядки. Если такой источник питания часто заряжать, не дождавшись полной разрядки, он как будто запоминает, что его ресурс был задействован лишь частично, и в следующий раз разряжается раньше. При этом в аккумуляторе все еще остается заряд, но напряжение слишком низкое, чтобы обеспечить работу электроприборов.

В конце XX века никель-кадмиевые элементы постепенно заменили литий-ионные, которые, как считалось, не обладают негативным эффектом. Но новое совместное исследование ученых из швейцарского Института Пауля Шеррера и их японских коллег из научно-исследовательской лаборатории Toyota показало, что это было заблуждением.

Наиболее распространенные аккумуляторные батареи с катодом из литий-феррофосфата оказались почти так же «злопамятны», как и их предшественники. Но в отличие от никель-кадмиевых элементов литий-ионные болезненно реагируют на прерванный процесс зарядки.

В отличие от никель-кадмиевых элементов, которые начинают разряжаться раньше, если их заряжать, не дождавшись полной разрядки, литий-ионные болезненно реагируют на прерванный процесс зарядки.

Авторы работы не только зафиксировали снижение эффективности элементов при неправильном использовании, но и установили причину этого явления.

Материал электродов – литий-фосфат железа (LiFePO4) – состоит из большого количества микроскопических частиц, которые заряжаются и разряжаются по очереди, одна за другой. В процессе зарядки частицы освобождают ионы лития и в результате состоят только из фосфата железа. Разряжаясь, они, наоборот, захватывают свободные ионы, восстанавливая первоначальный состав. Во время зарядки постоянно возрастает электрохимический потенциал, который в определенный момент достигает предельного значения, при котором частицы ускоренно освобождаются от оставшихся ионов, но при этом суммарное напряжение батареи не меняется. Если прервать зарядку на полпути, то на поверхности катода останутся частицы, которые не успели освободиться от своих ионов. Из-за особой микроструктуры батареи при разрядке такие частицы будут мешать свободным ионам вернуться на свои места, а значит, емкость элемента снизится.

После того как батарея была заряжена только на 50%, она как будто запоминает это, и при следующей зарядке электрохимический потенциал достигает предельного значения раньше. В результате снижается емкость аккумулятора

Результаты, опубликованные в журнале Nature Materials, особенно актуальны в свете развития гибридных и электрических автомобилей, в которых широко применяются литий-ионные элементы. Условия эксплуатации батарей в таких транспортных средствах далеки от идеальных. Так, в некоторых моделях аккумулятор частично подзаряжается во время торможения, когда двигатель выполняет роль генератора. Помимо этого, при сбое нормального цикла зарядки и разрядки нарушается корреляция между напряжением и уровнем заряда, поэтому становится сложно определить реальный запас энергии. В качестве решения проблемы ученые видят два пути: изменить принципы работы систем управления батареями или разработать новые аккумуляторы с увеличенной поверхностью катодов.

Обсудите в соцсетях

«Ангара» Африка Византия Вселенная Гренландия ДНК Иерусалим КГИ Луна МГУ Марс Монголия НАСА РБК РВК РГГУ РадиоАстрон Роскосмос Роспатент Росприроднадзор Русал СМИ Сингапур Солнце Титан Юпитер акустика антибиотики античность археология архитектура астероиды астрофизика бактерии бедность библиотеки биомедицина биомеханика бионика биоразнообразие биотехнологии блогосфера вакцинация викинги вирусы воспитание вулканология гаджеты генетика география геология геофизика геохимия гравитация грибы дельфины демография демократия дети динозавры животные здоровье землетрясение змеи зоопарк зрение изобретения иммунология импорт инновации интернет инфекции ислам исламизм исследования история карикатура картография католицизм кельты кибернетика киты климатология клонирование комары комета кометы компаративистика космос культура культурология лазер лексика лженаука лингвистика льготы мамонты математика материаловедение медицина металлургия метеориты микробиология микроорганизмы мифология млекопитающие мозг моллюски музеи насекомые наука нацпроекты неандертальцы нейробиология неолит обезьяны общество онкология открытия палеолит палеонтология память папирусы паразиты перевод питание планетология погода политика право приматы природа психиатрия психоанализ психология психофизиология птицы ракета растения религиоведение рептилии робототехника рыбы сердце смертность собаки сон социология спутники старение старообрядцы стартапы статистика такси технологии тигры топливо торнадо транспорт ураган урбанистика фармакология физика физиология фольклор химия христианство цифровизация школа экология электрохимия эпидемии эпидемиология этология язык Александр Беглов Дмитрий Козак Древний Египет Западная Африка Латинская Америка НПО «Энергомаш» Нобелевская премия РКК «Энергия» Российская империя Сергиев Посад альтернативная энергетика аутизм биология бозон Хиггса вымирающие виды глобальное потепление грипп защита растений инвазивные виды информационные технологии искусственный интеллект история искусства история цивилизаций исчезающие языки квантовая физика квантовые технологии климатические изменения компьютерная безопасность компьютерные технологии космический мусор криминалистика культурная антропология междисциплинарные исследования местное самоуправление мобильные приложения научный юмор облачные технологии обучение одаренные дети педагогика персональные данные подготовка космонавтов преподавание истории продолжительность жизни происхождение человека русский язык сланцевая революция физическая антропология финансовый рынок черные дыры эволюция эмбриональное развитие этнические конфликты ядерная физика Вольное историческое общество жизнь вне Земли естественные и точные науки НПО им.Лавочкина Центр им.Хруничева История человека. История институтов дело Baring Vostok Протон-М 3D Apple Big data Dragon Facebook Google GPS IBM MERS PayPal PRO SCIENCE видео ProScience Театр SpaceX Tesla Motors Wi-Fi

Редакция

Электронная почта: polit@polit.ru
Телефон: +7 929 588 33 89
Яндекс.Метрика
Свидетельство о регистрации средства массовой информации
Эл. № 77-8425 от 1 декабря 2003 года. Выдано министерством
Российской Федерации по делам печати, телерадиовещания и
средств массовой информации. Выходит с 21 февраля 1998 года.
При любом использовании материалов веб-сайта ссылка на Полит.ру обязательна.
При перепечатке в Интернете обязательна гиперссылка polit.ru.
Все права защищены и охраняются законом.
© Полит.ру, 1998–2020.