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.

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.



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».


— Гао.



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.



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.

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.



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.