Počas procesu nabíjania batérie sa ióny lítia pohybujú od katódy k anóde, kde sa ukladajú. Pri vybíjaní, teda používaní, sa pohybujú opačným smerom. Tento proces je alfou a omegou pre pochopenie, ako funguje používanie a nabíjanie lítiovo-iónových batérií.
Nová batéria má katódu, ktorá obsahuje maximálne množstvo lítiových iónov. Časom sa počet zmenšuje, čo znamená postupné zhoršovanie výkonu batérií. To vedie k potrebe častejšie dobíjať a napokon aj meniť batériu.
V minulosti prevládala opačná metóda
Vedci najnovšie paradoxne tvrdia, že jedným zo spôsobov minimalizácie strát lítia a opotrebenia batérií je zámerná strata väčšieho percenta počiatočnej zásoby lítia počas prvého nabíjania batérie, ktoré prebieha ešte u výrobcu.
Stratené lítium sa stáva súčasťou tenkej vrstvy nazývanej interfáza tuhého elektrolytu (skr. SEI), ktorá sa vytvára na povrchu anódy. Táto vrstva vzniká v čase prvého nabíjacieho cyklu, keď pri niektorých zložkách elektrolytu dôjde k ich rozkladu na povrchu anódy.
Vrstva je kľúčová aj z hľadiska ochrany anódy pred ďalším rozkladom elektrolytu, ktorý by spôsobil rýchlejšiu degradáciu batérie. “Správne nastavenie tejto vrstvy je natoľko dôležité, že sa takáto nabíjanie nazýva aj formačným nabíjaním,” vysvetlil jeden z výskumníkov, Šiao Kui.
V minulosti sa nastavenie vrstvy realizovalo opačnou metódou, pri ktorej sa článok nabíjal veľmi nízkym prúdom počas dlhšieho obdobia – zhruba spomínaných desať hodín. Vedci totiž dlho zastávali teóriu, že nabíjanie pri nízkych prúdoch vytvára najpevnejšiu SEI vrstvu.
“Naše experimenty potvrdili, že nabíjanie s vysokým prúdom má veľký vplyv na priemernú testovaciu batériu, ktorej životnosť vzrástla až o 50 percent. Zároveň sa pri ňom deaktivovalo oveľa väčšie percento lítia – približne 30 percent v porovnaní s 9 percentami pri predošlých metódach. To sa však ukázalo ako pozitívum,” uvádza sa v správe, ktorú vedci zverejnili vo vedeckom časopise Joule.
