Группа исследователей из Китая только что анонсировала новый метод, позволяющий «оживить» отработанные литий-ионные аккумуляторы, тем самым открывая 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), количество 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 батарей, особенно аккумуляторов электромобилей.
Обычно аккумуляторы электромобилей достигают своего предела использования, то есть их емкость падает ниже 80 процентов от первоначальной, примерно через восемь-десять лет эксплуатации. Стоимость аккумулятора составляет около 40 процентов от общей стоимости транспортного средства.
Команда Гао хотела найти молекулу, которая могла бы «переносить» ионы лития обратно в разряженную батарею. «Мы совершенно не представляли, какая молекула могла бы это сделать или какова была бы ее химическая структура. Поэтому мы обратились за помощью к искусственному интеллекту», — сказал Чихао Чжао, аспирант Университета Фудань, входящий в команду Гао.
Команда использовала модель ИИ, обученную на химических законах, в сочетании с базой данных электрохимических реакций, чтобы найти молекулы, которые соответствовали критериям: легко растворялись в растворах электролитов и имели низкие производственные затраты. В результате ИИ предложил трех кандидатов, из которых соль под названием трифторметансульфинат лития (LiSO₂CF₃) была определена как оптимальная.
Исследователи протестировали эту литий-ионную соль, растворив ее в растворе электролита — среде, которая позволяет ионам перемещаться между электродами батареи. Гао сравнил этот метод с введением капельницы пациенту. «Если мы можем ввести лекарство, чтобы помочь больному человеку выздороветь, почему мы не можем дать тот же «эликсир» разряженной батарее?»
Результаты показали, что соединение может значительно продлить срок службы литий-железо-фосфатных (LFP) батарей, которые обычно используются в электромобилях. Типичная LFP батарея может заряжаться и разряжаться около 2000 раз, прежде чем она будет считаться «мертвой».
Однако, добавив раствор электролита, когда батарея была близка к достижению этого порога, команда смогла восстановить большую часть емкости батареи, оставив ее функционировать почти как новая. В конце эксперимента батарея имела 96% своей емкости после почти 12 000 циклов заряда-разряда.
Дальнейшие испытания показали, что этот метод также работает с литий-ионными аккумуляторами NMC (никель, марганец и кобальт).
Университет Фудань в настоящее время работает с производителем аккумуляторных материалов Zhejiang Yongtai в Китае, чтобы коммерциализировать технологию. Гао предполагает, что сотрудничество приведет к созданию системы «станций подзарядки аккумуляторов», куда владельцы электромобилей смогут приносить старые аккумуляторы для восстановления.
Идея «многообещающая», сказал Чэнгуан Лю, профессор Сианьского университета Цзяотун в Ливерпуле. Но он отметил, что новый метод все еще сталкивается с некоторыми проблемами, такими как обеспечение совместимости с различными химическими составами батарей и, что еще важнее, тестирование безопасности воскрешенных батарей.
Кроме того, источником питания электромобиля является не просто одна батарея, а система из сотен или даже тысяч батарей, объединенных с 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 является одним из наиболее приближенных к «прямой переработке» аккумуляторов электромобилей в Китае.
Мелин говорит, что подход может иметь коммерческий потенциал — хотя рынок может быть не таким уж большим, учитывая, что аккумуляторы электромобилей служат до 15 лет. Он также указывает, что аккумуляторные блоки в электромобилях необходимо будет 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)