Проблема низкой энергоэффективности li-ion батарей, и как ее решают

Проблема низкой энергоэффективности li-ion батарей, и как ее решают
Нет никаких сомнений в том, что именно литий-ионные аккумуляторы на сегодня являются самыми популярными и используемыми в мировом масштабе. Именно эти аккумуляторные батареи можно встретить практически в любых мобильных приборах: от гаджетов вроде смартфона и планшета до электромобилей.
Однако даже такой востребованный энергоисточник имеет свои значимые недостатки:
1. Высокие требования к температурному режиму: никаких резких скачков окружающих температур, а также «боязнь» сильной жары или холода. Из-за чего литий-ионные аккумуляторные батареи крайне редко задействуются в сложных климатических условиях: в северных или южных широтах, на промышленных производствах вблизи работающих цехов либо на космических станциях. Или если и задействуются, то очень осторожно и ограничено.
2. Низкая энергетическая эффективность. Говоря упрощенно: то для заряда li-ion аккумулятора необходимо намного более высокое напряжение, чем батарея способна далее обеспечить в процессе разряда. Данный эффект был назван гистерезисом напряжения. И самый главный его недостаток — значительные энергопотери. А, соответственно, это ведет к росту расходов конечного потребителя.
И если с первой задачей производители и ученые постепенно учатся справляться, в том числе через внедрение более защищенного корпуса для батареи, то со второй задачей ситуация обстоит сложнее.

Решение найдено
В сентябре 2021 года международная команда ученых, в том числе специалисты Сколково, обнаружили способ обоснования иной природы процесса гистерезиса напряжения.

Вкратце, экспериментальным путем ученые обосновали иное объяснение работы литий-ионных батарей — как замедленный перенос электронов между атомами кислорода и металлов в кристаллической решетке катода внутри аккумулятора. Ранее же считалось, что все дело в миграции атомов во время зарядки/разрядки аккумулятора.

Какие перспективы
Во-первых, новое обоснование потери энергии в процессе работы li-ion аккумуляторов позволит искать совершенно иные пути для решения этой проблемы. То есть ранее ученые попросту «искали не там и не то», поскольку опирались на не совсем верное суждение природы энергопотерь литий-ионных батарей.
В конечном же итоге и в плане практического применения, возможность задействовать катодные материалы следующего поколения на базе литий-обогащенных оксидов откроет пути для повышения эффективности аккумуляторов. К примеру, возможность в 2-3 раза расширить их емкость. А значит, увеличить продолжительность автономной работы смартфонов, наушников и прочих мобильных устройств или параметры пробега электромобилей.