Новая «вакцина» делает старые аккумуляторы и батареи лучше новых в несколько раз
Игла шприца, заполненного «волшебным» раствором, вошла в корпус старого аккумулятора. Уже через минуту «мертвый» элемент, рассчитанный на 1500 зарядок, вдруг показал… 11818 циклов без потери емкости. И это была вовсе не магия, это новая китайская технология, которая полностью перевернула все наши представления о регенерации батарей.
Если честно, то в мире аккумуляторов давно имеет место кризис. Каждый год человечество выбрасывает 500 000 тонн литий-ионных батарей. К 2030 году эта цифра достигнет 15 млн тонн. Однако проблема заключается не только в объемах.

Свалка использованных автомобильных аккумуляторов
А еще и в большой токсичности использованных энергетических элементов. При разложении батареи выделяют кобальт, никель и литий, отравляя почву и воду.
Кроме того, аккумуляторы являются источником высокой пожарной опасности. Очень часто короткое замыкание в старых элементах вызывает самовозгорание. Согласно статистике, в тех же США батареи — причина 65% пожаров на мусороперерабатывающих заводах.
Также старые батареи чрезвычайно сложно перерабатывать. Извлечение лития экономически невыгодно, так как требует высоких температур и большого количества кислот.
До недавнего времени единственным решением были десульфатационные зарядки (восстанавливают 15-20% емкости) или замена «банок» в батарейных блоках. Но совсем недавно ученые из Фуданьского университета (Шанхай) предложили неожиданную альтернативу — химическую «трансфузию».
Когда доктор Юэ Гао впервые предложил свою идею, многим она показалась самым настоящим безумием. Ну, посудите сами, ученый придумал вводить раствор напрямую в «больной» аккумулятор, вообще не разбирая его.
Итак, после четырех лет экспериментов исследовательская команда наконец-то нашла идеальный состав для своего «коктейля».
— Гао.

Фуданьский университет, где была придумана «вакцина» для старых батарей
Как это работает?
Сначала через микроскопические каналы в корпусе вводится раствор LiSO₂CF₃ (трифторметансульфинат лития). Затем при зарядке молекулы вещества распадаются, высвобождая ионы лития и восполняя их дефицит. После чего сульфатные «пробки» (основная причина потери емкости) растворяются, открывая доступ к электродам.
Честно говоря, результаты потрясают. Если до инъекции количество циклов составляло всего 1500-2000, то после ввода «препарата» число увеличилось до поразительных 11818!
Но и это еще не все. Если изначально в батареях потеря емкости была 20-30%, то после инъекции она резко снизилась до минимальных 4%.
При этом срок службы вырос колоссально, с 2,7 года до 18 лет. Таким образом, эксперименты показали, что восстановленные энергетические элементы превзошли новые по долговечности. И это самая настоящая революция в мире аккумуляторов!
Пока китайские ученые доводили технологию, японские инженеры Toyota Central R&D Labs испытали альтернативу — нафталинид лития. Технология из Страны восходящего солнца действует по похожему принципу. В основе лежит инъекция реагентом. Химическое вещество сначала регенерирует катод, восстанавливая его способность удерживать ионы лития. В итоге данная процедура возвращает примерно 80% исходной емкости. Что весьма важно, способ, придуманный в Японии, вполне успешно работает на автомобильных АКБ.

Принцип работы японской технологии восстановления «мертвых» энергетических элементов
Правда, есть один, но очень важный нюанс. Японский метод эффективен лишь 100 циклов, в то время как у китайцев прирост составляет целых 11 000!
— предупреждает Жаклин Эдж из Имперского колледжа в Лондоне.
Эксперты назвали два главных риска китайского революционного метода. Во-первых, это несовместимость. Реагент может вступить в реакцию с примесями в электролите.
Во-вторых, работу технологии могут блокировать структурные повреждения. Как выяснилось, инъекция совершенно не лечит механические дефекты пластин. Впрочем, этого никто и не обещал.
Китайская технология уже готовится к выходу на рынок. Расчеты показывают: массовое применение сократит отходы батарей на 70% и удешевит электромобили. Параллельно стартапы тестируют ИИ-диагностику для определения «клинической картины» старых АКБ — это решит проблему, озвученную Эдж.

Один из российских заводов по производству автомобильных АКБ
Но вопросы, разумеется, остаются, и их достаточно много.
1. Будет ли метод работать с батареями после 10 лет эксплуатации, где деградировала не только химия, но и структура?
2. Как масштабировать инъекции для промышленных АКБ размером с контейнер?
3. Как дешевое восстановление отразится на производстве лития? Не придется ли закрыть большинство заводов по обработке этого химического элемента? Как это вообще скажется на рынке аккумуляторов?
Несмотря на все предполагаемые сложности, большинство экспертов настроены весьма оптимистично. Они говорят, что трифторметансульфинат лития — это не панацея, а инструмент, который переворачивают всю экономику аккумуляторов. Если раньше «смерть» батареи означала дорогую переработку или свалку, то теперь ее можно вернуть в строй как минимум дважды. И это только начало глобальной химической революции в энергетике.
Выход из тупика
Если честно, то в мире аккумуляторов давно имеет место кризис. Каждый год человечество выбрасывает 500 000 тонн литий-ионных батарей. К 2030 году эта цифра достигнет 15 млн тонн. Однако проблема заключается не только в объемах.

Свалка использованных автомобильных аккумуляторов
А еще и в большой токсичности использованных энергетических элементов. При разложении батареи выделяют кобальт, никель и литий, отравляя почву и воду.
Кроме того, аккумуляторы являются источником высокой пожарной опасности. Очень часто короткое замыкание в старых элементах вызывает самовозгорание. Согласно статистике, в тех же США батареи — причина 65% пожаров на мусороперерабатывающих заводах.
Также старые батареи чрезвычайно сложно перерабатывать. Извлечение лития экономически невыгодно, так как требует высоких температур и большого количества кислот.
До недавнего времени единственным решением были десульфатационные зарядки (восстанавливают 15-20% емкости) или замена «банок» в батарейных блоках. Но совсем недавно ученые из Фуданьского университета (Шанхай) предложили неожиданную альтернативу — химическую «трансфузию».
Когда доктор Юэ Гао впервые предложил свою идею, многим она показалась самым настоящим безумием. Ну, посудите сами, ученый придумал вводить раствор напрямую в «больной» аккумулятор, вообще не разбирая его.
«Переливание крови»
Итак, после четырех лет экспериментов исследовательская команда наконец-то нашла идеальный состав для своего «коктейля».
Инъекцию с молекулами-носителями подбирали так, чтобы состав растворялся в электролите, участвовал в реакциях, не повреждая внутреннюю среду, и обладал высокой совместимостью с разными материалами. Идеальным кандидатом стал трифторметансульфинат лития
— Гао.

Фуданьский университет, где была придумана «вакцина» для старых батарей
Как это работает?
Сначала через микроскопические каналы в корпусе вводится раствор LiSO₂CF₃ (трифторметансульфинат лития). Затем при зарядке молекулы вещества распадаются, высвобождая ионы лития и восполняя их дефицит. После чего сульфатные «пробки» (основная причина потери емкости) растворяются, открывая доступ к электродам.
Честно говоря, результаты потрясают. Если до инъекции количество циклов составляло всего 1500-2000, то после ввода «препарата» число увеличилось до поразительных 11818!
Но и это еще не все. Если изначально в батареях потеря емкости была 20-30%, то после инъекции она резко снизилась до минимальных 4%.
При этом срок службы вырос колоссально, с 2,7 года до 18 лет. Таким образом, эксперименты показали, что восстановленные энергетические элементы превзошли новые по долговечности. И это самая настоящая революция в мире аккумуляторов!
Подходит не всем
Пока китайские ученые доводили технологию, японские инженеры Toyota Central R&D Labs испытали альтернативу — нафталинид лития. Технология из Страны восходящего солнца действует по похожему принципу. В основе лежит инъекция реагентом. Химическое вещество сначала регенерирует катод, восстанавливая его способность удерживать ионы лития. В итоге данная процедура возвращает примерно 80% исходной емкости. Что весьма важно, способ, придуманный в Японии, вполне успешно работает на автомобильных АКБ.

Принцип работы японской технологии восстановления «мертвых» энергетических элементов
Правда, есть один, но очень важный нюанс. Японский метод эффективен лишь 100 циклов, в то время как у китайцев прирост составляет целых 11 000!
Новая технология подходит далеко не ко всем подряд аккумуляторам. Ее можно применить лишь к батареям со специфической деградацией. Нужно точно знать «историю болезни» аккумулятора, иначе инъекция будет не только бесполезна, но даже и опасна
— предупреждает Жаклин Эдж из Имперского колледжа в Лондоне.
Эксперты назвали два главных риска китайского революционного метода. Во-первых, это несовместимость. Реагент может вступить в реакцию с примесями в электролите.
Во-вторых, работу технологии могут блокировать структурные повреждения. Как выяснилось, инъекция совершенно не лечит механические дефекты пластин. Впрочем, этого никто и не обещал.
Глобальная революция
Китайская технология уже готовится к выходу на рынок. Расчеты показывают: массовое применение сократит отходы батарей на 70% и удешевит электромобили. Параллельно стартапы тестируют ИИ-диагностику для определения «клинической картины» старых АКБ — это решит проблему, озвученную Эдж.

Один из российских заводов по производству автомобильных АКБ
Но вопросы, разумеется, остаются, и их достаточно много.
1. Будет ли метод работать с батареями после 10 лет эксплуатации, где деградировала не только химия, но и структура?
2. Как масштабировать инъекции для промышленных АКБ размером с контейнер?
3. Как дешевое восстановление отразится на производстве лития? Не придется ли закрыть большинство заводов по обработке этого химического элемента? Как это вообще скажется на рынке аккумуляторов?
Несмотря на все предполагаемые сложности, большинство экспертов настроены весьма оптимистично. Они говорят, что трифторметансульфинат лития — это не панацея, а инструмент, который переворачивают всю экономику аккумуляторов. Если раньше «смерть» батареи означала дорогую переработку или свалку, то теперь ее можно вернуть в строй как минимум дважды. И это только начало глобальной химической революции в энергетике.
- Дмитрий Алексеев
- battery-industry.ru, dzeninfra.ru, mds.yandex.net, telegra.ph
Наши новостные каналы
Подписывайтесь и будьте в курсе свежих новостей и важнейших событиях дня.
Рекомендуем для вас
Кто убивает итальянских волков: зоологи были потрясены кадрами с автоматической камеры
Трагический эпизод показал, что некоторые зоологические теории придется кардинально пересмотреть. У серых хищников есть неожиданные враги...
Очередной миф Николая Карамзина полностью развеян российскими археологами
Оказалось, что Иван Грозный не убивал супругу своего младшего брата. Напротив, с княгиней Ульянией Углицкой случалась куда более таинственная и запутанная...
Самая запрещенная русская сказка: почему «Курочку Рябу» не любили ни цари, ни руководители СССР?
Чтобы эту историю можно было рассказывать советским детям, ее сюжет пришлось изменить самым радикальным образом. Но, может быть, это и к лучшему...
Американский «Чернобыль-80»: эта катастрофа едва не изменила всю историю США
Эксперты говорят: лишь счастливая случайность не позволила взорваться заряду в 600 (!) раз мощнее хиросимской бомбы...
300-летний секрет «золотых» скрипок Страдивари наконец-то разгадан?
И почему ученые в поисках тайны забрели в отдаленную долину в самом сердце Итальянских Альп?...
80 лет без Звезды Героя: почему офицер, поставивший Знамя Победы, не получил заслуженную награду при жизни?
Только указ Президента России смог исправить одну из самых вопиющих несправедливостей в советской истории...
«Кровавая» история водопада Блад-Фоллс: почему ученые сравнивают это место с Марсом?
Эта антарктическая аномалия больше века не давала покоя исследователям, но в 2018 году завеса тайны все же приоткрылась...
Гениальное ДНК-«мошенничество»: ученые раскрыли секрет рыбы, которая плевать хотела на главные законы биологии
100 000 лет успешного клонирования: амазонская моллинезия просто... копирует себя. И при этом удивительно успешно ремонтируют поврежденные гены, насмехаясь над...
Каменный топор со дна реки может переписать древнейшую историю Сибири
По словам ученых, получился отличный научный детектив: добыча золота, артефакт бронзового века, забытая цивилизация...
Почему на Иран обрушился черный дождь и насколько он опасен?
Экологи говорят: агрессивные действия США и Израиля поставили под угрозу здоровье миллионов людей по всей планете...
43 000 черепков открыли тысячелетние тайны Древнего Египта
Почему глиняная библиотека Атрибиса потрясла весь археологический мир?...