O echipă de cercetători chinezi de la Universitatea Fudan a realizat o descoperire care ar putea schimba modul în care tratăm bateriile cu litiu după epuizare, scrie Tom’s Hardware. Publicată pe 12 februarie în revista Nature, soluția propusă nu doar că prelungește durata de utilizare a bateriilor, dar oferă și o perspectivă mai sustenabilă asupra industriei energetice.
De ce se degradează bateriile cu litiu?
Bateriile cu litiu sunt esențiale în viața modernă, alimentând dispozitive precum telefoanele mobile, laptopurile sau mașinile electrice. Totuși, eficiența bateriilor cu litiu scade în timp din cauza degradării electrozilor și a reacțiilor chimice secundare.
Pe măsură ce sunt folosite, o parte dintre ionii de litiu reacționează cu alte substanțe din baterie și formează compuși chimici stabili, care nu mai pot participa la procesele de încărcare și descărcare. În același timp, o parte dintre acești ioni pot rămâne blocați pe suprafața electrozilor, reducând astfel capacitatea bateriei de a stoca și furniza energie în mod eficient.
Soluția: injecția cu litiu
Cercetătorii chinezi, conduși de Peng Huisheng și Gao Yue, au găsit o modalitate de a „vindeca” bateriile cu litiu degradate prin injectarea unui compus special, numit litiu trifluorometansulfinat (LiSO₂CF₃). Acest compus sub formă de pulbere albă, funcționează ca un „medicament de precizie” pentru bateriile cu litiu.
Procesul este simplu: se introduce o soluție electrolitică ce conține LiSO₂CF₃ în bateria cu litiu degradată. Sub acțiunea unui voltaj aplicat, compusul eliberează ioni de litiu, care reintră în materialul electrodului, refăcând capacitatea inițială a bateriei cu litiu. În timpul acestui proces, se degajă și gaze precum dioxidul de sulf (SO₂) sau trifluorometanul (HCF₃), care pot fi eliminate dacă bateria cu litiu este concepută pentru ventilație adecvată.
Durată de viață extinsă la 12.000 de cicluri
Testele preliminare au demonstrat că bateriile cu litiu tratate astfel și-au recăpătat aproape complet capacitatea pierdută, ajungând la o durată de viață de până la 12.000 de cicluri de încărcare. În comparație, o baterie cu litiu standard pentru mașini electrice rezistă în medie între 1000 și 2000 de cicluri.
Conform cercetătorului Gao Yue, o astfel de baterie cu litiu ar putea rezista până la 18 ani dacă este încărcată de două ori pe zi, pierzând doar 4% din capacitate după aproape 12.000 de cicluri. Această estimare este bazată pe rezultate experimentale și poate varia în funcție de condițiile reale de utilizare. Prin comparație, bateriile cu litiu actuale ale vehiculelor electrice pierd până la 30% din capacitate în doar 2,7 ani, în același regim de încărcare
Dar nu e atât de simplu
Introducerea acestei tehnologii nu e atât de simplă pe cât pare și necesită adaptarea designului bateriilor cu litiu, astfel încât acestea să permită reumplerea electrolitului și evacuarea gazelor generate în proces. Acest lucru ar putea limita utilizarea metodei în dispozitivele electronice obișnuite, dar deschide noi perspective pentru aplicațiile industriale și stocarea de energie la scară largă.
Mai simplu spus, încărcarea bateriei se va face printr-un „port special de reumplere” sau printr-un mecanism creat special pentru a permite introducerea lichidului fără a compromite integritatea bateriei și eventualele accidente. Practic, este nevoie de dezvoltarea de baterii special concepute pentru a permite ventilația gazelor și reumplerea electrolitului.
Această descoperire, dacă va fi îmbrățișată de industrie și aplicată la scară largă, poate reduce deșeurile electronice și să scadă impactul negativ al extracției de litiu asupra mediului. O durată de viață extinsă înseamnă mai puține baterii cu litiu aruncate și o scădere a cererii de materii prime, care și așa sunt limitate.
