Vědci objevili průlomovou technologii, která by mohla odstranit největší problém elektromobility – krátkou životnost baterie. A to bez jakékoli změny její chemie. Degradace akumulátoru odrazuje mnoho motoristů od koupě elektromobilu ještě více než jeho vyšší pořizovací cena či kratší dojezd. Baterie je totiž nejdražší součástí celého vozu. Po uplynutí záruky výrobce, která obvykle trvá osm let, hrozí v případě poškození nutnost koupě nové baterie.

U staršího vozu ale investice ve výši například 15 nebo 20 tisíc eur postrádá ekonomický smysl. Právě toto riziko stojí i za rychlou ztrátou hodnoty elektrických aut ve srovnání s klasickými vozy se spalovacím motorem. Proto se výrobci akumulátorů snaží vyvíjet nové typy článků, které by vydržely více nabíjecích cyklů a jejich kapacita by klesala pomaleji. Možná to ale jde i jinak – bez hledání nové „zázračné“ chemie.

Nový přístup vědců z Berlína a Dánska

Jak ukazuje studie vědců z Humboldtovy univerzity ve spolupráci s týmy z Technické univerzity v Berlíně a Aalborské univerzity v Dánsku, životnost lithium-iontových baterií, používaných v naprosté většině elektromobilů, je možné výrazně prodloužit novým typem nabíjení – takzvaným pulzním nabíjením.

Běžně se baterie nabíjejí pomocí konstantního proudu, ovšem podle této studie právě tato metoda urychluje jejich stárnutí. Tým proto zkoumal nový přístup využívající nabíjení pulzním proudem (PC), které spočívá ve střídání vysokofrekvenčních výbojů energie. Experimenty probíhaly na běžně používaných článcích typu NMC532 s grafitovými anodami.

Pulzní nabíjení jako klíč k delší životnosti

Výsledky ukázaly, že články nabíjené konstantním proudem vykazovaly zhrubnutí rozhraní pevného elektrolytu (SEI) na anodě a strukturální poškození elektrod, což v průběhu času vedlo ke ztrátě kapacity. Naproti tomu články nabíjené pulzním proudem měly tenčí vrstvy SEI a méně strukturálních změn, čímž se jejich životnost výrazně prodloužila.

Další analýzy pomocí pokročilých technik, jako je Ramanova spektroskopie a rentgenová absorpční spektroskopie, odhalily základní mechanismy tohoto jevu. Yaolin Xu z Helmholtzova centra uvedl, že pulzní nabíjení podporuje rovnoměrnější distribuci lithium-iontů v grafitu, snižuje mechanické namáhání a zachovává stabilitu elektrody.

Frekvence rozhoduje o výsledku

Tým zároveň zjistil, že účinnost pulzního nabíjení silně závisí na frekvenci. Vyšší frekvence přinesly nejvýraznější zlepšení – dokázaly by zdvojnásobit životnost baterie při zachování až 80 % její kapacity.

Julia Kowalová, expertka z Technické univerzity v Berlíně, zdůraznila obrovský potenciál této nové nabíjecí metody. Zavedením nových protokolů pulzního nabíjení by tak výrobci mohli zvýšit spolehlivost a životnost lithium-iontových baterií, což by vedlo k delší životnosti samotných elektromobilů.

Zda by ale pulzní nabíjení prodloužilo také samotný čas nabíjení, zatím není jasné.