Naukowcy z dwóch uczelni (MIT, UoW) i dwóch instytutów badawczych (SLAC-Stanford, Toyota Research Institute) twierdzą, że najlepszym sposobem na wydłużenie czasu życia baterii jest ultraszybkie pierwsze ładowanie. Owszem, wysokie moce powodują „zużycie” pewnej części litu, ale tenże pierwiastek okazuje się mieć ważną funkcję przy kolejnych cyklach pracy ogniwa. Sprawia, że degradacja jest wolniejsza, więc czas życia akumulatora może się wydłużyć nawet o 50 procent.
Szybkie ładowania przyspieszają degradację, ale na początku mogą ją spowolnić
Zacznijmy od zastrzeżenia: opisywane wnioski dotyczą tych cykli pracy ogniw, które w normalnych okolicznościach odbywają się na terenie zakładu producenta (ogniw lub samochodu). NIE DA SIĘ zatem jednoznacznie powiedzieć, że tuż po odebraniu nowego samochodu należy go kilka razy ultraszybko naładować, by przedłużyć czas życia baterii. Szczególnie, że badacze opisują takie moce, na które nie pozwoli żaden BMS auta [patrz dalej].
Badanie prowadzone było pod kierownictwem SLAC-Stanford, uczestniczyli w nim też przedstawiciele najlepszej politechniki na świecie (MIT), Uniwersytetu Waszyngtońskiego (UoW) i, co ciekawe, Instytutu Badawczego Toyoty, który zresztą ufundował wszystkie analizy (źródło). W jego ramach sprawdzono 62 tryby formowania ogniw wykorzystując 186 cykli ładowania i rozładowania. Udało się dowieść, że stosowanie wysokich natężeń (duże moce ładowania) na samym początku, w trakcie pierwszego ładowania, zużywało na starcie nawet 30 procent dostępnego litu, podczas gdy przy typowym procesie formowania straty wynoszą około 9 procent.
To niedobrze, bo pierwiastek jest nośnikiem pojemności, im jest go mniej, tym mniej energii ogniwo jest w stanie przechować.
Szybkie ładowanie ogniw Li-ion w pierwszym cyklu pracy zużywa więcej litu i obniża pojemność, ale przekłada się na wolniejszą degradację w przyszłości (c) SLAC-Stanford Battery Center
Ale ten „utracony” lit nie znikał. Był wiązany w ramach warstwy pasywnej (ang. SEI) i „pobocznych reakcji” na grafitowej anodzie. Po rozładowaniu już tam zostawał, podczas gdy reszta wędrowała do katody. Tak powstała warstwa pasywna była miękka i uniemożliwiała dalsze przechwytywanie pierwiastka, co przekładało się na wolniejszą degradację ogniwa. Producenci tymczasem stosują umiarkowane moce przy pierwszym ładowaniu, zapewne po to, by nie tracić zbyt dużej części pojemności – efektem tego jest szybsze starzenie się ogniw przy późniejszej eksploatacji.
Przebieg procesu ładowania ogniwa, jony litu (złote) płyną z katody (po prawej) do anody (po lewej) (c) The Limiting Factor / YouTube. Warto obejrzeć film, z którego pochodzi ten kadr:
