Группа исследователей из Китая только что анонсировала новый метод, позволяющий «оживить» разряженные литий-ионные аккумуляторы, что открывает перспективу значительного сокращения количества электронных отходов от электромобилей и необходимости производства новых аккумуляторов.
«Эта работа является революционной, поскольку она предлагает новую идею повторного использования батарей, которые достигли конца своего жизненного цикла», — сказал профессор Цзянгун Чжу из Университета Тунцзи в Шанхае, который специализируется на аккумуляторах для электромобилей и не принимал участия в новом исследовании, которое недавно было опубликовано в журнале Nature .
По данным Программы развития Организации Объединенных Наций (ПРООН), объем отработанных литий-ионных аккумуляторов, подлежащих утилизации, может резко возрасти с 900 000 тонн в этом году до 20,5 миллионов тонн к 2040 году. Будучи мировым лидером по внедрению электромобилей, Китай в настоящее время перерабатывает около 2,8 миллионов тонн отработанных аккумуляторов в год, по словам Хуана Цзяньчжуна, председателя Китайской ассоциации электронных энергосберегающих технологий.
Столкнувшись с перспективой быстрого роста потребительских рынков и отходов, химик Юэ Гао из Университета Фудань и его коллеги предсказали огромный спрос на утилизацию аккумуляторов, особенно аккумуляторов для электромобилей.
Как правило, аккумуляторы электромобилей достигают предела своего ресурса, то есть их ёмкость падает ниже 80% от первоначальной, примерно через восемь-десять лет эксплуатации. Стоимость аккумулятора составляет около 40% от общей стоимости автомобиля.
Команда Гао хотела найти молекулу, которая могла бы «переносить» ионы лития обратно в разряженную батарею. «Мы понятия не имели, какая молекула способна на это и какова её химическая структура. Поэтому мы обратились за помощью к искусственному интеллекту», — рассказал Чихао Чжао, аспирант Фуданьского университета, входящий в команду Гао.
Команда использовала модель искусственного интеллекта, обученную на химических законах, в сочетании с базой данных электрохимических реакций, чтобы найти молекулы, отвечающие критериям: лёгкая растворимость в растворах электролитов и низкая стоимость производства. В результате ИИ предложил три кандидата, из которых оптимальной была признана соль, называемая трифторметансульфинатом лития (LiSO₂CF₃).
Исследователи протестировали эту литий-ионную соль, растворив её в растворе электролита — среде, которая позволяет ионам перемещаться между электродами аккумулятора. Гао сравнил этот метод с внутривенным введением пациенту. «Если мы можем ввести лекарство, чтобы помочь больному человеку выздороветь, почему мы не можем дать тот же „эликсир“ разряженному аккумулятору?»
Результаты показали, что это соединение может значительно продлить срок службы литий-железо-фосфатных (LFP) аккумуляторов, которые обычно используются в электромобилях. Типичный LFP-аккумулятор можно заряжать и разряжать около 2000 раз, прежде чем он будет считаться «мертвым».
Однако, добавив раствор электролита, когда аккумулятор был близок к достижению этого порога, учёные смогли восстановить большую часть ёмкости аккумулятора, и он снова стал работать практически как новый. К концу эксперимента аккумулятор сохранил 96% своей ёмкости после почти 12 000 циклов зарядки-разрядки.
Дальнейшие испытания показали, что этот метод также работает с литий-ионными аккумуляторами NMC (никель, марганец и кобальт).
В настоящее время Университет Фудань сотрудничает с производителем аккумуляторных материалов Zhejiang Yongtai из Китая над коммерциализацией этой технологии. Гао предполагает, что это сотрудничество приведёт к созданию системы «станций подзарядки аккумуляторов», куда владельцы электромобилей смогут приносить старые аккумуляторы для восстановления.
Чэнгуан Лю, профессор Сианьского университета Цзяотун в Ливерпуле, назвал эту идею «многообещающей». Однако он отметил, что новый метод всё ещё сталкивается с некоторыми сложностями, такими как обеспечение совместимости с различными химическими составами аккумуляторов и, что ещё важнее, проверка безопасности восстановленных аккумуляторов.
Кроме того, источником энергии электромобиля является не просто одна батарея, а целая система из сотен или даже тысяч батарей, объединённых системами терморегулирования и другими сложными компонентами. «Сейчас мы тестируем только отдельные батареи, поэтому нам нужно найти способ применить это ко всему аккумуляторному блоку», — сказал Гао.
По словам Ханса Эрика Мелина, управляющего директора лондонской консалтинговой компании Circular Energy Storage, метод Гао — один из наиболее близких подходов к «прямой переработке» аккумуляторов электромобилей в Китае.
Мелин считает, что этот подход может иметь коммерческий потенциал, хотя рынок может быть не очень большим, учитывая, что срок службы аккумуляторов электромобилей составляет до 15 лет. Он также отмечает, что аккумуляторные блоки электромобилей потребуется перепроектировать, чтобы обеспечить возможность впрыска электролита.
«Вопрос в том, достаточно ли велики преимущества, чтобы оправдать изменение конструкции, которое может повлиять на общую производительность батареи», — сказал он.
(Вьетнам+)
Источник: https://www.vietnamplus.vn/tri-tue-nhan-tao-tim-ra-tien-duoc-co-kha-nang-hoi-sinh-pin-da-can-kiet-post1043216.vnp
Комментарий (0)