Conform Interesting Engineering, cercetarea a fost realizată de specialiști de la SLAC National Accelerator Laboratory și Stanford University. Echipa susține că noua metodă reduce formarea microfisurilor din interiorul bateriilor, problemă care apare în timp din cauza stresului mecanic și termic provocat de ciclurile repetate de încărcare.

Cum funcționează noua metodă de încălzire pentru bateriile litiu-ion

Cercetătorii au modificat modul în care sunt încălzite materialele catodice bogate în nichel în timpul producției. Procesul începe cu o încălzire lentă, urmată de o creștere rapidă a temperaturii.

Potrivit echipei, această abordare a dus la formarea unor structuri mai uniforme în interiorul particulelor catodului și a redus tensiunile interne care provoacă apariția microfisurilor.

Rezultatul final a fost o baterie care a păstrat aproximativ 93% din capacitatea energetică inițială după 500 de cicluri.

„Industria a considerat mult timp că această problemă există și că trebuie găsită o soluție costisitoare pentru a o evita”, a declarat Hari Ramachandran, fost doctorand la Stanford și inginer senior Tesla. „Noi am găsit o metodă prin care putem folosi ingrediente simple pentru a crea baterii mai bune fără costuri suplimentare sau dificultăți în producție.”

Cercetătorii au folosit microscopie cu raze X pentru analiza structurii

Pentru a analiza efectele procesului termic asupra structurii catodului, cercetătorii au colaborat cu Brookhaven National Laboratory și au utilizat microscopie avansată cu transmisie de raze X.

Analizele au arătat că încălzirea lentă din etapa inițială împiedică formarea structurilor poroase în interiorul materialelor. Ulterior, creșterea rapidă a temperaturii distribuie mai uniform hidroxidul de litiu în jurul particulelor.

Echipa a utilizat și spectroscopie de absorbție cu raze X, precum și difracție cu raze X la Stanford Synchrotron Radiation Lightsource pentru a monitoriza modificările structurale și chimice din timpul sintezei catodului.

„Uneori, cea mai simplă ajustare poate avea cel mai mare impact”, a precizat Donggun Eum, cercetător postdoctoral la Stanford și SLAC și autor principal al studiului. „Prin controlul atent al etapei de încălzire, am reușit să îmbunătățim semnificativ stabilitatea bateriei fără să modificăm compoziția chimică.”

Cercetătorii spun că unul dintre avantajele principale ale metodei este faptul că nu necesită materiale suplimentare sau schimbări complexe ale liniilor de producție. Următorul pas constă în adaptarea procesului pentru furnale industriale și testarea lui pe alte tipuri de baterii.