Известно, что основной проблемой электромобильного транспорта до недавнего времени являлась крайне медленная зарядка батареи. И чем больше она была разряжена, тем дольше ждал владелец электрокара. Но с течением времени проблему удалось решить, выпустив на рынок станции быстрой зарядки аккумуляторов. Срок «дозаправки» автомобильной АКБ после их появления значительно снизился, и практически сравнялся со временем, необходимым для заправки традиционного авто топливной смесью. Соответственно, и привлекательность электрического авто тоже выросла, так как многих покупателей останавливала именно длительная процедура заряда «электрички», в отдельных случаях достигавшая полутора, а то и двух часов.
Однако учёные из Аргонской национальной лаборатории при Минэнерго США провели ряд исследований, во время которых выяснили, что сверхбыстрая зарядка негативно влияет на тяговый аккумулятор. Так, известно, что эксплуатационные параметры любого аккумулятора зависят от интеркаляции, то есть, в этом случае, проникновении ионов лития внутрь графитовых частиц, представленных в виде порошковой смеси на катодах батареи. Если увеличивать силу тока при зарядке АКБ, то происходит нарушение в процессах интеркаляции — вместо интеграции внутрь графитовой кристаллической решётки, частицы лития начинают собираться на её поверхности, стимулируя появление эффекта осаждения металла.
«Осаждение лития на поверхности электрода является одной из основных причин, ухудшающих характеристики аккумуляторов, — рассказывает сотрудник лаборатории Дэниел Абрахам. — Когда мы ускоренно заряжали батареи, мы также обнаружили, что в порах электрода накапливаются продукты химических реакций. В результате анод несколько расширился, причём необратимым образом, от чего ёмкость упала».
Учёный говорит об ускоренном процессе деградации литиевой батареи — потеря ёмкости, быстрый разряд и снижение пожаробезопасности.
Другим не слишком приятным эффектом, обнаруженным коллегами исследователей из США — сотрудниками Университета Иллинойса в Урбана-Шампейне, во время электронного сканирования с использованием технологии нанодифракции, стало искажение кристаллической решётки графита по краям, что также ощутимо влияло на процесс интеркаляции ионов.
«Мы видим, что атомарная структура деформирована, и это мешает ионам лития найти себе "дом" внутри графита, — объяснил Абрахам. — Чем быстрее мы заряжали батарею, тем больше нарушалась атомарная структура анода».
Фото к новости: ANL
