Skladiščenje akumulatorskih baterij pri temperaturah pod lediščem lahko razpoka katodo baterije in jo loči od drugih delov baterije, kaže nova študija.
Avtor: Nathan Collins
Litij-ionske baterije so znane po slabšem delovanju v hladnih vremenskih razmerah, kar vpliva na nekatere njihove najpomembnejše aplikacije – od zagona električnega avtomobila pozimi v Wisconsinu do letenja z dronom na Marsu.
Raziskovalci Nacionalnega pospeševalnega laboratorija SLAC pri ameriškem Ministrstvu za energijo so zdaj odkrili spregledan vidik te težave: skladiščenje litij-ionskih baterij pri temperaturah pod lediščem lahko povzroči, da nekateri deli baterije razpokajo, kar povzroči njihovo ločitev od okoliških materialov, kar zmanjša njihovo zmogljivost shranjevanja električne energije.
Znanstvenik SLAC Yijin Liu in podoktorski sodelavec Jizhou Li sta do odkritja prišla med preučevanjem učinkovitosti katode, dela baterije, v katerega se med uporabo stekajo elektroni, v hladnem vremenu. Prve študije so pokazale, da so baterije, ki so bile shranjene pri temperaturah pod nič stopinj Celzija, po 100 polnjenjih izgubile do 5 % več svoje zmogljivosti kot baterije, ki so bile shranjene pri višjih temperaturah.
Da bi razumeli, zakaj je tako, so raziskovalci uporabili kombinacije metod analize rentgenskih žarkov v Stanfordskem sinhrotronskem viru sevanja SLAC in tehniko strojnega učenja, s katerimi se je Li ukvarjal zadnjih nekaj let. Kombinacija jim omogoča prepoznavanje posameznih delcev katod – kar pomeni, da lahko ekipa preuči na tisoče delcev naenkrat, v primerjavi s peščico, ki bi jo lahko prepoznali samo z očmi.
Te metode so skupaj pokazale, da nizke temperature krčijo delce v katodi, ki so podobni mesnim kroglicam, in jih pri tem drobijo – ali pa še povečujejo obstoječe razpoke, je dejal Li. Ker se materiali razlikujejo po načinu, kako se širijo in krčijo pri spreminjanju temperature, je ekstremno nizka temperatura tudi odstranila katode od okoliških materialov.
Rezultati kažejo na nekatere možne rešitve, je dejal Li. Z iskanjem materialov za baterije, ki so bolje prilagojeni glede temperaturnega odziva, bi lahko znanstveniki rešili problem ločevanja katod. S tem bi lahko izboljšali tudi druge baterije, saj se vse baterije med segrevanjem in ohlajanjem širijo in krčijo. Z inženiringom različnih struktur delcev v bateriji – predvsem z gradnjo iz bolj gladkih, manjših delcev v obliki mesnih kroglic – bi lahko raziskovalci preprečili nastanek razpok in izboljšali dolgoročno zmogljivost litij-ionskih baterij.
Raziskava je bila financirana s subvencijami Nacionalne znanstvene fundacije. SSRL je uporabniška ustanova Urada za znanost DOE.
Povzeto po: https://stanford.io/3dqUhTP
