O echipă de cercetători chinezi de la Universitatea Fudan a realizat o descoperire ce ar putea revoluționa modul în care sunt gestionate bateriile cu litiu după uzură. Studiul, publicat în revista Nature, oferă o soluție inovatoare pentru prelungirea duratei de viață a acestor baterii, contribuind la o abordare mai sustenabilă a industriei energetice.
De ce se deteriorează bateriile cu litiu?
Bateriile cu litiu sunt esențiale în viața modernă, furnizând energie dispozitivelor electronice, precum smartphone-urile și laptopurile, dar și vehiculelor electrice. Eficiența acestor baterii scade în timp din cauza deteriorării electrozilor și reacțiilor chimice nedorite.
În timpul funcționării, o parte din ionii de litiu reacționează cu alte componente ale bateriei, formând compuși stabili care nu mai pot participa la procesele de încărcare și descărcare. De asemenea, o parte semnificativă din acești ioni pot rămâne prinși la suprafața electrozilor, afectând considerabil capacitatea bateriei de a stoca și elibera energie. 
Soluția: injectarea cu litiu
Cercetătorii chinezi, conduși de Peng Huisheng și Gao Yue, au descoperit o metodă inovatoare pentru a remedia bateriile uzate, prin injectarea unui compus special, litiu trifluorometansulfinat (LiSO₂CF₃). Acest compus funcționează ca un remediu pentru baterii.
Procesul implică introducerea unei soluții electrolitice ce conține LiSO₂CF₃ în bateria uzată. Sub acțiunea unui curent electric, compusul eliberează ioni de litiu, care se reunesc cu materialul electrozilor, restabilind capacitatea inițială a bateriei. În paralel, sunt eliberate gaze precum dioxidul de sulf (SO₂) sau trifluorometanul (HCF₃), care pot fi evacuate eficient dacă sunt luate măsuri adecvate.
Durata de viață extinsă, până la 12.000 de cicluri
Testele experimentale au demonstrat o redobândire substanțială a capacității bateriilor tratate, ajungând la o durată de viață maximă de 12.000 de cicluri de încărcare. În comparație, durata de viață a bateriilor standard pentru vehicule electrice se situează între 1.000 și 2.000 de cicluri.
Cercetătorul Gao Yue estimează că o astfel de baterie ar putea rezista până la 18 ani dacă este încărcată de două ori pe zi, pierzând doar 4% din capacitate după aproape 12.000 de cicluri. Această estimare se bazează pe rezultatele experimentale și poate varia în funcție de condițiile practice de utilizare. În contrast, bateriile actuale pierd până la 30% din capacitate în doar 2,7 ani, la un regim similar de încărcare.
O abordare complexă
Implementarea acestei tehnologii necesită modificări în designul bateriilor, pentru a permite introducerea și extragerea soluției electrolitice și evacuarea gazelor generate. Această complexitate ar putea restrânge utilizarea în dispozitivele electronice standard, dar deschide noi perspective pentru aplicații industriale și sisteme de stocare de energie la scară largă.
În esență, este necesară integrarea unui „port special de reumplere” sau un alt mecanism ingenios pentru a permite introducerea lichidului fără a afecta integritatea bateriei.
Această descoperire ar putea contribui semnificativ la reducerea deșeurilor electronice și a impactului asupra mediului, legat de extracția de litiu. O durată de viață extinsă înseamnă mai puține baterii eliminate și o cerere mai redusă pentru resurse, în contextul limitărilor de aprovizionare.
