Tim kineskih istraživača sa Univerziteta Fudan napravio je otkriće koje bi moglo promijeniti način na koji tretiramo litijum baterije nakon iscrpljivanja. Kako je objavljeno 12. februara u časopisu Nature, predloženo rješenje ne samo da produžuje životni vijek baterija, već nudi i održiviju perspektivu za energetsku industriju.
Zašto litijum baterije degradiraju?
Litijum baterije su ključne u modernom životu, napajajući uređaje poput mobilnih telefona, laptopa i električnih automobila. Međutim, efikasnost litijum baterija opada tokom vremena zbog degradacije elektroda i sekundarnih hemijskih reakcija.
Kako se koriste, dio litijum jona reagira sa drugim supstancama u bateriji i formira stabilne hemijske spojeve koji više ne mogu učestvovati u procesima punjenja i pražnjenja. Istovremeno, dio ovih jona može zaglaviti na površini elektroda, smanjujući sposobnost baterije da efikasno skladišti i oslobađa energiju.
Rješenje: Injekcija litijuma
Kineski istraživači, predvođeni Peng Huishengom i Gao Yueom, pronašli su način da “izliječe” degradirane litijum baterije ubrizgavanjem posebnog jedinjenja pod nazivom trifluorometansulfinat (LiSO2CF3). Ova supstanca u obliku bijelog praha djeluje kao “precizan lijek” za litijum baterije.
Proces je jednostavan: u degradiranu litijum bateriju uvodi se elektrolitni rastvor koji sadrži LiSO2CF3. Pod uticajem primijenjenog napona, jedinjenje oslobađa litijum jone, koji ponovo ulaze u materijal elektroda, vraćajući početni kapacitet baterije. Tokom ovog procesa oslobađaju se i gasovi poput sumpor dioksida (SO2) ili trifluorometana (HCF3), koji se mogu ukloniti ako je baterija dizajnirana za pravilnu ventilaciju.
Produžen životni vijek na 12.000 ciklusa
Preliminarni testovi pokazali su da su tretirane litijum baterije gotovo potpuno povratile izgubljeni kapacitet, dosežući životni vijek od čak 12.000 ciklusa punjenja. Za poređenje, standardna litijum baterija za električne automobile podnosi u prosjeku između 1000 i 2000 ciklusa.
Prema istraživaču Gao Yueu, takva litijum baterija mogla bi trajati do 18 godina ako se puni dva puta dnevno, gubeći samo 4% kapaciteta nakon gotovo 12.000 ciklusa. Ova procjena bazirana je na eksperimentalnim rezultatima i može varirati u zavisnosti od stvarnih uslova korištenja. Za poređenje, sadašnje litijum baterije električnih vozila gube do 30% kapaciteta u samo 2,7 godine pri istom režimu punjenja.
Ali nije sve tako jednostavno
Uvođenje ove tehnologije nije tako jednostavno kao što se čini i zahtijeva prilagođavanje dizajna litijum baterija kako bi omogućili dopunu elektrolita i odvod gasova generisanih u procesu. Ovo bi moglo ograničiti upotrebu metode u običnim elektronskim uređajima, ali otvara nove perspektive za industrijske aplikacije i skladištenje energije velikih razmjera.
Jednostavno rečeno, punjenje baterije će se vršiti kroz “poseban port za dopunu” ili mehanizam dizajniran specijalno za uvođenje tečnosti bez ugrožavanja integriteta baterije i izazivanja nesreća. U suštini, potrebno je razviti baterije posebno dizajnirane da omoguće ventilaciju gasova i dopunu elektrolita.
Šire implikacije otkrića
Ovo otkriće, ako bude prihvaćeno od strane industrije i široko primijenjeno, može smanjiti količinu elektronskog otpada i smanjiti negativni uticaj ekstrakcije litijuma na okoliš. Produženi životni vijek znači manje odbačenih litijum baterija i smanjenje potražnje za sirovinama, koje su još uvijek ograničene.
