Кембриджские учёные раскрыли секрет увеличения срока службы аккумуляторов электромобилей

Исследование выявило, что управляемое механическое давление способно удвоить срок службы литий-ионных аккумуляторов без изменения их химического состава

Наука и космос051 минуту назад

Ученые из Кембриджского университета сообщили о неожиданно простом методе продления срока службы батарей электромобилей — достаточно поддерживать правильно рассчитанное постоянное давление. Работа опубликована в журнале Nature Energy и предлагает альтернативный подход к традиционным попыткам улучшения аккумуляторов путем изменения химического состава.

Вместо создания новых материалов или электролитов, исследователи сосредоточились на механике функционирования литий-ионных элементов. Во время процесса зарядки и разрядки такие аккумуляторы физически расширяются и сжимаются — этот процесс авторы сравнили с «дыханием». Со временем эти циклические деформации ведут к деградации структуры элементов.

Чтобы изучить влияние, команда разработала экспериментальную установку, где на литий-ионные ячейки воздействовало стабильное давление с помощью пневматических «мехов», одновременно фиксирующих микроскопические изменения толщины батареи в процессе работы.

Основной результат оказался неожиданно выраженным: при давлении около 12,5 бар (примерно 181 psi) срок службы аккумуляторов увеличивался примерно в два раза по сравнению с образцами, работающими при более низком или высоком давлении.

Тем не менее, эффект оказался нелинейным. Исследователи выявили «зону оптимума»: при недостаточном давлении происходило ускоренное растрескивание катода, а при чрезмерном — начиналось образование литиевых отложений на аноде, что также снижает долговечность и может создавать риски безопасности.

Иными словами, это не «чем больше давление — тем лучше», а строго контролируемый диапазон условий.

С точки зрения физики процесса, давление стабилизирует внутреннюю структуру батареи, уменьшая разрушительные эффекты от её циклического расширения и сжатия. Однако с течением времени геометрия аккумулятора изменяется, поэтому система давления должна быть динамически адаптивной, чтобы поддерживать оптимальный режим.

Авторы подчеркивают, что исследование на данном этапе выполнено на лабораторном уровне и не готово к немедленному применению в серийных электромобилях. Основная задача следующего этапа — разработать инженерные решения, позволяющие масштабировать управление давлением для целых батарейных пакетов.

Тем не менее, работа уже получила патентную защиту через Cambridge Enterprise и предлагает альтернативный взгляд на развитие аккумуляторных технологий: вместо усложнения химии — оптимизация механики работы.

Darth SaharaИсточники:Nature EnergyНаука и космос0электромобилиАккумуляторыЛитий-ионные батареиХранение энергииEV-батареи51 минуту назад