گروهی از محققان پروتوکلی نوین برای فرآیند شارژ باتری‌های لیتیوم-یون ابداع کرده‌اند که پتانسیل دارد طول عمر مفید این ذخایر انرژی را به میزان چشمگیری افزایش دهد. این تکنیک که با نام «شارژ جریان پالسی» شناخته می‌شود، قادر است بازه زمانی رسیدن سلامت باتری به آستانه ۸۰ درصد را دوچندان نماید.

باتری‌های لیتیوم-یون به عنوان ستون فقره انبارهای انرژی متراکم در طیف وسیعی از کاربردها — از خودروهای برقی تا گجت‌های هوشمند — نقشی حیاتی ایفا می‌کنند. با این حال، تداوم چرخه‌های شارژ و تخلیه باعث عبور یون‌ها از جداکننده آند و کاتد شده و در نهایت به تخریب ظرفیت منجر می‌گردد. نمونه‌های تجاری برتر فعلی از ترکیبی از کاتد NMC532 و آند گرافیت بهره می‌برند که عمر عملیاتی آن‌ها به ندرت فراتر از هشت سال می‌رود.

🔗 بیشتر بخوانید: تحلیل قیمت هونگچی H۵ در بازار آزاد ایران؛ چرا این سدان چینی به گران‌ترین‌ها تبدیل شده؟

انقلاب در عمر باتری با پروتکل شارژ پیشرفته

[[OAR_MEDIA_1]]

روش سنتی شارژ با جریان ثابت (CC) اگرچه رایج است، اما پیامدهای مخربی بر ساختار درونی باتری دارد. محققان در مطالعه‌ی خود پدیده‌های ناشی از این روش را به تفکیک بررسی کرده‌اند و مشاهده نموده‌اند که لایه رابط الکترولیت جامد آند (SEI) به طور قابل توجهی ضخیم‌تر می‌شود. هم‌زمان، ترک‌هایی در شبکه بلوری електrodهای NMC532 و گرافیت نمایان می‌گردد.

افزایش ضخامت SEI و بروز ترک‌خوردگی در مواد فعال، مستقیماً به معنای از دست رفتن غیرقابل‌جبران ظرفیت انبارش انرژی است. برای مقابله با این چالش، تیم علمی یک الگوریتم شارژ مبتنی بر جریان پالسی (PC) تدوین کرده‌اند. نتایج پس از اعمال این پروتکل نوین نشان‌دهنده دو پیشرفت بنیادین بود: نازک ماندن لایه SEI و حفظ یکپارچگی ساختاری الکترودها.

🔗 بیشتر بخوانید: اپلیکیشن ایرانیکارت رونمایی شد (بررسی نسخه اولیه)

تحلیل‌های عمیق‌تر آشکار ساخت که شارژ پالسی باعث توزیع یکنواخت یون‌های لیتیوم در بستر گرافیت می‌گردد. این یکنواکی، تنش‌های مکانیکی موضعی را کاهش داده و احتمال پudis ذرات آند را به حداقل می‌رساند. در موازنه، تخریب ساختاری کاتد NMC532 به شدت مهار می‌شود.

داده‌های آزمایشگاهی تأیید می‌کند که با استفاده از پروتکل PC، عمر باتری‌های تجاری لیتیوم-یون در شرایط حفظ ۸۰ درصد ظرفیت، دو برابر می‌شود. دکتر «جولیا کوال»، استاد دانشگاه برلین و از نویسندگان اصلی این پژوهش که در ژورنال معتبر Advanced Energy Materials منتشر شده است، بیان می‌دارد:

«شارژ به صورت پالسی مزایای قابل توجهی از منظر پایداری مواد الکترود و رابط‌های میان‌فازی دارد و می‌تواند طول عمر باتری‌ها را به شدت ارتقا بخشد.»