Самовосстанавливающиеся батареи могут удвоить срок службы и производительность аккумуляторов электромобилей | Аман Трипати, Interesting Engineering Система PHOENIX использует датчики для обнаружения физического набухания, генерации внутренних тепловых карт и идентификации специфических газов. Ученые разрабатывают самовосстанавливающиеся батареи, предназначенные для диагностики внутреннего повреждения и инициирования ремонта, технология, которая может удвоить срок службы электромобилей (ЭМ). Исследование решает проблему деградации батарей, ключевого фактора, ограничивающего долговечность и распространение ЭМ. "Увеличение срока службы батареи также снизит углеродный след ЭМ, что является выигрышем как для потребителей, так и для окружающей среды," заявили исследователи в пресс-релизе. Эта работа является частью финансируемой ЕС инициативы PHOENIX. Проект направлен на создание прочных и устойчивых батарей для поддержки перехода транспортного сектора к таким обязательствам, как цель Европейского Союза по нулевым выбросам для новых автомобилей к 2035 году. "Идея заключается в том, чтобы увеличить срок службы батареи и уменьшить ее углеродный след, потому что одна и та же батарея может восстанавливать себя, что означает, что в целом требуется меньше ресурсов," заявил Иоганнес Циглер, ученый-материаловед из Института силикатных исследований Фраунгофера в Германии. Использование датчиков для выявления дефектов Проект PHOENIX, в который вовлечены ученые из Швейцарии, Германии, Бельгии, Испании и Италии, разрабатывает систему внутренних датчиков. Эта система предоставляет более детальные данные, чем текущие системы управления батареями (BMS), которые в основном контролируют базовые параметры безопасности. "В настоящее время то, что ощущается, очень ограничено в общем температуре, напряжении и токе," отметил Ив Стауффер, инженер Швейцарского центра электроники и микро-технологий (CSEM). "В дополнение к предоставлению оценки оставшейся доступной энергии, это обеспечивает безопасность." Система PHOENIX использует датчики для обнаружения физического набухания, генерации внутренних тепловых карт и идентификации специфических газов, предоставляя раннее предупреждение о повреждении батареи. "Когда "мозг" батареи решает, что ремонт необходим, активируется процесс восстановления. Это может означать, например, сжатие батареи обратно в форму или применение целенаправленного тепла для активации механизмов самовосстановления внутри," объяснили в пресс-релизе. Исследователи изучают несколько методов, включая применение целенаправленного тепла для восстановления химических связей. "Идея заключается в том, что под термическим воздействием некоторые уникальные химические связи восстановятся," объяснил Лю Сufu, химик по батареям в CSEM. Еще одна техника использует магнитные поля для разрушения "дендритов", металлических образований, которые могут вызывать короткие замыкания. Улучшение производительности батареи Исследование достигло важной вехи в марте 2025 года, когда новая партия прототипов датчиков и триггеров была отправлена партнерам для тестирования на ячейках батарейных пакетов. Этот этап поможет подтвердить эффективность технологии. Помимо увеличения срока службы, проект также направлен на улучшение производительности. "Мы пытаемся разработать батареи следующего поколения с более высокой энергетической плотностью," добавил Сufu. Команда тестирует использование кремния в анодах батарей, который может хранить больше энергии, чем стандартный графит. Самовосстанавливающаяся технология проекта может обеспечить стабильность, необходимую для коммерческой жизнеспособности анодов на основе кремния, что потенциально приведет к более легким ЭМ с большим запасом хода. Инициатива отвечает на растущий спрос на ЭМ и может снизить зависимость отрасли от критически важных сырьевых материалов, таких как литий и никель. Исследователи признают, что датчики увеличивают производственные затраты и работают над оптимизацией технологии для экономической целесообразности.