Обнаружен критичный дефект аккумуляторных батарей современных электрических автомобилей

Литий-ионные аккумуляторные батареи, используемы в большинстве современных гибридных и электрических автомобилей, могут выйти из строя несколько раньше расчетного срока. А виной всему этому является недавно обнаруженная проблема с медными коллекторами аккумуляторных батарей. Исследователи из университета Огайо разобрали и изучили аккумуляторные батареи, снятые с автомобиля, эксплуатировавшегося достаточно длительный срок.

Они обнаружили, что за время работы литий в достаточном количестве покинул пространство между электродами и накопился на поверхности коллектора, листа меди, который обеспечивает передачу электронов от электродов батареи в электрическую систему автомобиля.

В литий-ионных аккумуляторных батареях во время их работы ионы лития постоянно движутся от одного электрода к другому.

Но с увеличением «возраста» батареи некоторые ионы лития прикрепляются и навсегда остаются на поверхности анода, что значительно уменьшает емкость аккумуляторной батареи. Теперь исследователи обнаружили, что ионы лития способны мигрировать сквозь материал анода и навсегда оседать на меди коллектора.

«Разбирая батареи мы совершенно случайно обнаружили достаточное количества лития на поверхности медного коллектора» – рассказывает профессор Бхарат Бхушен (Bharat Bhushan). – «Как ионам лития удалось пройти сквозь слой материала анода для нас и по сей день остается тайной. Но в любом случае этот эффект имеет достаточное отрицательное влияние на емкость, надежность и длительность эксплуатации всех современных аккумуляторных батарей потому, что они все имеют схожие конструкции».

Проведенные исследования показали, что на медном коллекторе «собралось» 0.08 процента всех атомов лития, которые есть в аккумуляторной батарее, что составляет приблизительно один атом лития на 1250 атомов меди. Такого соотношения достаточно, что бы оказать влияние на емкость аккумуляторной батареи и увеличить электрическое сопротивление медного коллектора, что уменьшает эффективность батареи в целом.

Решением этой проблемы, считают исследователи, могут стать исследования и разработка новых материалов для электродов и конструкционных материалов, применение которых будет препятствовать проникновению ионов лития сквозь материал электродов.