Znanstvenici predvođeni stručnjacima sa Sveučilišta u Cambridgeu istražili su ulogu tlaka u vijeku trajanja litij-ionskih baterija. Održavanje baterija pod stalnim tlakom moglo bi udvostručiti njihov vijek trajanja. Ključ ne leži u novoj kemiji ili posebnom materijalu, već u mehaničkom tlaku. Preveliki ili premali tlak u bateriji uzrokuje brži kvar baterija. Voditelji projekta razvili su poseban uređaj dizajniran za održavanje tlaka unutar optimalnog raspona bez potrebe za posebnim kemikalijama.
Litij-ionske baterije u osnovi se sastoje od anode, katode i elektrolita. Tijekom punjenja i pražnjenja, litijevi ioni kreću se naprijed-natrag između anode i katode. To uzrokuje širenje i skupljanje baterije.
– Baterije zapravo ne vole ovaj ciklus punjenja i pražnjenja – objašnjava profesor Michael De Volder s Odjela za inženjerstvo u Cambridgeu. Velik dio posla na poboljšanju litij-ionskih baterija obavljaju kemičari i fizičari, ali kao strojarski inženjer, želio je istražiti i ulogu mehanike.
Za eksperimente, De Volder i njegovi kolege koristili su vrećste baterije i uređaj s pneumatskim mijehom – malim, zrakom ispunjenim jastucima koji djeluju poput samopodešavajućih stezaljki. Mijeh održava konstantan tlak, dok senzor detektira male promjene volumena tijekom punjenja i pražnjenja. Komercijalno dostupne baterije testirane su pod različitim uvjetima tlaka bez promjene sastava elektrolita ili elektrode. Idealan tlak bio je oko 12,5 bara, otprilike četiri puta veći od standardnog za konvencionalne baterije. Izvan ovog raspona, baterije su brže otkazivale. Prekomjerni tlak može uzrokovati taloženje litija na anodi, dok nedovoljan tlak može dovesti do pukotina na katodi.
– Održavanje relativno konstantnog tlaka tijekom svakog ciklusa punjenja i pražnjenja puno je bolje za ukupni vijek trajanja baterije – kaže De Volder. Rezultati bi mogli biti važni za rastuće tržište električnih vozila, a posebno za tržište rabljenih automobila.
Dugotrajnije baterije bi mogle smanjiti količinu sirovina koje je potrebno iskopati i rafinirati za nove baterije. Nova tehnologija je do sada testirana u laboratorijskim uvjetima i potrebno ju je proširiti za komercijalne primjene baterija. Cambridge Enterprise, inovacijski odjel sveučilišta, podnio je patentnu prijavu, piše ecomento.de.
