Zespół Jihyun Hong z POSTECH i Jongsoona Kima z Sungkyunkwan University przeanalizował komercyjne materiały katodowe NMC622 i NMC811, używane m.in. w pojazdach elektrycznych. Badacze zmieniali dolny próg rozładowania i zaobserwowali, że im niżej spadało napięcie, tym szybciej malała pojemność akumulatora, a największe uszkodzenia pojawiały się na powierzchni cząstek katody.
Do tej pory zużycie takich baterii łączono głównie z wysokim napięciem podczas ładowania, temperaturą, szybkim ładowaniem i pełnymi cyklami pracy. To badanie pokazało jednak, że podobny rozpad struktury materiału może postępować także podczas rozładowywania, nawet gdy napięcie schodzi poniżej 3,0 V.
Co dzieje się w katodzie NMC
Według autorów przy napięciu od 2,0 do 3,0 V na powierzchni katody uruchamia się częściowa reakcja quasikonwersji. Lit wraca wtedy do materiału, atomy tlenu odrywają się od jego powierzchni, powstaje tlenek litu Li₂O oraz ubytki tlenu.
WIDEOStart Starshipa już wkrótce. Specjalistyczne kamery już gotowe
Symulacje wskazały, że atomy tlenu przy samej powierzchni są słabiej związane niż w głębi materiału, więc łatwiej dochodzi tam do uszkodzeń. Zespół zaobserwował też puchnięcie baterii, a analiza gazów potwierdziła znacznie silniejsze reakcje chemiczne w ogniwach rozładowywanych bardzo głęboko. W takich komórkach powstało 29 razy więcej gazu niż w bateriach, które nie schodziły do tak niskiego poziomu.
Jak wydłużyć żywotność baterii
Różnica w trwałości okazała się szczególnie duża w akumulatorach o wysokiej zawartości niklu. W jednym z testów ogniwa poddawane głębokiemu rozładowaniu po 250 cyklach zachowały już tylko 3,8 proc. pojemności, podczas gdy baterie chronione przed zbyt niskim napięciem utrzymały ponad 73 proc. po 300 cyklach.
Proponowane rozwiązanie nie wymaga nowego sprzętu. Badacze wskazują, że wystarczy podnieść dolny próg rozładowania w oprogramowaniu zarządzającym baterią, tak by ogniwo nie schodziło do krytycznego poziomu zbliżonego do 3,0 V. Taki krok może jednak oznaczać krótszy czas pracy albo mniejszy zasięg na jednym cyklu.
Autorzy zastrzegają, że wniosek dotyczy przede wszystkim niklowych katod warstwowych typu NMC, a nie wszystkich baterii litowo-jonowych. Według Międzynarodowej Agencji Energetycznej akumulatory LFP stanowiły ponad 55 proc. baterii montowanych globalnie w autach elektrycznych w 2025 r., więc nie każda bateria w telefonie, laptopie czy samochodzie będzie reagować tak samo. Tam, gdzie system pozwala ustawić minimalny poziom rozładowania albo nie korzystać z pełnego zasięgu, takie ograniczenie może lepiej chronić akumulator.
Z Wirtualną Polską od 2024. Jak była mała to grała nekropolią w Heroes III. Pisze o wszystkim, co mogłoby się pojawić w Było Sobie Życie i co wskaże na zamianę skomplikowanego języka naukowego na nieskomplikowany. W wolnym czasie zawsze ze słuchawkami bądź na koncercie, ewentualnie sprawdzając każdy możliwy przepis na ciasta.
