Un studiu recent sugerează că menținerea unei presiuni fizice constante asupra bateriilor litiu-ion ar putea dubla durata lor de viață, cu potențiale implicații importante pentru industria vehiculelor electrice și conformitatea cu reglementările europene de durabilitate.
Un studiu publicat în revista Nature Energy de o echipă de la Universitatea Cambridge demonstrează că durata de viață a bateriilor litiu-ion poate fi dublată dacă acestea sunt supuse unei presiuni constante, menținute într-un interval optim. Cercetătorii au utilizat un sistem cu burdufuri pneumatice – pernuțe cu aer care funcționează asemenea unei prinderi – pentru a menține presiunea asupra celulei bateriei pe durata ciclurilor de încărcare și descărcare. Senzori au monitorizat modificările extrem de fine ale volumului bateriei în timpul funcționării, pentru a identifica efectele variațiilor de presiune asupra degradării.
Bateriile litiu-ion, deși utilizate pe scară largă în vehicule electrice și dispozitive portabile, suferă de expansiuni și contracții mecanice la fiecare ciclu de încărcare. Profesorul Michael De Volder, unul dintre coordonatorii studiului, subliniază că repetarea acestui proces de “respirație” fizică afectează negativ structura internă a bateriei, accelerând degradarea componentelor. Studiul a evidențiat că o presiune de aproximativ 12,5 bar, de patru ori mai mare decât se regăsește tipic în bateriile standard tip buton, maximizează longevitatea. Depășirea acestui prag cauzează depuneri nedorite de litiu pe anod, iar valori prea mici duc la crăparea catodului.
Păstrarea presiunii într-un interval bine definit reduce semnificativ degradarea, comparativ cu bateriile expuse presiunilor variabile sau insuficiente. Cercetarea relevă că, indiferent de chimia sau arhitectura internă a bateriei, factorul mecanic joacă un rol cheie în stabilitatea pe termen lung. De asemenea, echipa precizează că rezultatele sunt deocamdată limitate la testări de laborator, la nivel de prototip. Transferul tehnologiei la scară industrială necesită dezvoltări suplimentare, însă deja a fost depus un brevet prin intermediul Cambridge Enterprise.
Pentru contextul pieței europene, aceste progrese tehnologice sunt relevante, având în vedere normele UE care solicită o mai mare durabilitate și performanță energetică pentru baterii. Producătorii din România și din alte state europene sunt astfel stimulați să inoveze sau să adopte tehnologii care prelungesc durata de viață a bateriilor, reducând deșeurile și costurile de operare pentru utilizatori și operatorii de flote. Durabilitatea crescută răspunde direct cerințelor aliniate în Regulamentul UE 2023/1542 privind standardele pentru baterii.
Separat, alte abordări tehnologice, precum utilizarea anodului VISiCNT (Vertical Integrated Silicon–Carbon Nanotube), promit să crească substanțial atât capacitatea de stocare, cât și rezistența mecanică a celulelor. Aceste tehnologii, care absorb mai eficient expansiunea mecanică, pot fi integrate relativ ușor în liniile actuale de producție. În combinație cu managementul optim al presiunii, ele ar putea oferi soluții durabile pentru extinderea autonomiei și minimizarea necesității înlocuirii frecvente a bateriilor pentru vehiculele electrice sau dispozitivele portabile din piața europeană.