Razumijevanje Degradacije Litij-ionskih Baterija: Ključne Informacije
Litij-ionske baterije, koje su danas najčešće korištene u raznim uređajima, suočavaju se s nepoznatim oblikom degradacije kada im ispadne napon do vrlo niskih razina. To nam sugerira da je uvijek dobro dati im malo dodatne energije prije nego što se potpuno isprazne. Mnogi mladi ispod 40 godina možda ne pamte vrijeme kada litij-ionske baterije nisu dominirale tržištem. Nekada su se mali uređaji oslanjali na nepunjive baterije, dok su olovno-kiselinske baterije bile najraširenija tehnologija za motore s unutarnjim izgaranjem, posebno kada je bila potrebna ponovna upotreba baterija.
Zašto su Olovno-Kiselinske Baterije Bile Neučinkovite?
Olovno-kiselinske baterije imale su mnogo nedostataka, uključujući dugotrajna oštećenja prilikom potpunog pražnjenja. Nasuprot tome, litij-ionske baterije su nudile znatno više energije za istu težinu, čime su električna vozila postala ozbiljni konkurenti. Također su obećavale ne brinuti se o prekomjernom pražnjenju. Međutim, nova studija otkrila je da ta obećanja nisu uvijek točna, barem kada su u pitanju litij-ionske baterije s katodama nikl-mangan-kobalt (NMC).
Utjecaj Nikla na Litij-Ionske Baterije
Profesor Jihyun Hong sa Sveučilišta Pohang za znanost i tehnologiju vodio je tim koji je proučavao što se događa s NMC katodama kada se baterije isprazne. Identificirali su fenomen koji nazivaju „kvazi-konverzijska reakcija“ na površini katode. Ovaj proces uključuje ispuštanje kisika s površine katode koji se kombinira s litijem, stvarajući litij-oksid (Li2O). Ova tvar reagira s elektrolytima na bazi karbonata, proizvodeći plinove kao što su ugljikov monoksid, metan i vodik, što šteti bateriji.
Istraživanje je pokazalo da je učinak bio najizraženiji kod katoda s visokom koncentracijom nikla. Ova otkrića su zabrinjavajuća s obzirom na to da su mnogi proizvođači baterija počeli zamjenjivati kobalt niklom zbog visoke cijene te ekoloških i ljudskih prava povezanih s glavnim izvorima kobalta.
Što Znače Ova Otkrića za Potrošače?
Stručnjaci navode da visoko-niklovite baterije koje se redovito potpuno prazne zadržavaju samo 3,8% svoje kapaciteta nakon 250 ciklusa, dok one koje se ne prazne do kraja zadržavaju gotovo tri četvrtine svoje izvorne kapaciteta nakon 300 ciklusa. Hong ističe: “Utjecaj pražnjenja— stvarni proces korištenja baterije—do sada se uglavnom ignorirao. Ova istraživanja predstavljaju važan smjer za razvoj dugotrajnijih baterija.”
Čuvanje Dugovječnosti Baterija
Svi znamo da baterije naših telefona s vremenom gube kapacitet. To može nastati zbog dodatnih aplikacija koje troše energiju, ali degradacija baterije sigurno također igra ulogu. Neki gubitak funkcionalnosti je neizbježan; entropija je neminovna. Također, prekomjerno punjenje baterija može uzrokovati štetu, zbog čega mnogi proizvođači savjetuju da ne ostavljate telefon na punjenju cijelu noć, već ga punite do oko 70%.
Savjetuje se i da ne dopustite da telefon padne ispod 30%, jer ovo također može naškoditi dugovječnosti baterije. Međutim, fokus na izbjegavanje prekomjernog punjenja u kontekstu električnih vozila može biti pogrešno postavljen, prema nekim istraživanjima.
Završna Riječ
Kako bi iskoristili koristi od svojih uređaja i potencijalno dobrobit za planet, korisnicima se savjetuje da prate kapacitet svojih baterija. Istraživanje je otvorenog pristupa u časopisu Advanced Energy Materials i može imati značajan utjecaj na način na koji pratimo i održavamo dugovječnost baterija. Razumijevanje ovih novih informacija može pomoći svima nama da bolje čuvamo svoje uređaje i smanjimo utjecaj na okoliš.
