MIT разработала математическую модель для создания батарей с быстрой зарядкой и долгим сроком службы

Исследователи из Массачусетского технологического института создали математическую модель, которая позволит производителям прямо сейчас начать разработку батарей с более быстрой зарядкой, увеличенной ёмкостью и долгим сроком службы. До этого момента большинство достижений в области аккумуляторов происходило методом проб и ошибок.

Команда инженеров, математиков и материаловедов MIT изучила процесс интеркаляции литий-ионов – электрохимические реакции, которые происходят в батареях часов, телефонов и почти всех современных девайсов. При зарядке ионы лития выталкиваются из электролитического раствора и внедряются в твёрдый электрод под воздействием напряжения.

Десятилетиями разработчики батарей полагались на уравнение Батлера-Фольмера для предсказания поведения литий-ионных элементов. Однако формула далека от совершенства, а расхождения между предсказаниями модели и реальностью заставляли инженеров прибегать к множеству экспериментов.

Исследователи MIT начали с изучения более 50 различных комбинаций электролитов и электродов для создания базы данных. На основе этих данных команда разработала математическую модель, основанную на теории связанного переноса ион-электрон, которая предсказывает электрохимическую реакцию намного точнее формулы Батлера-Фольмера.

Так как модель близко соответствует реальности, производители батарей могут использовать её для точной настройки конструкций и улучшения скорости зарядки элементов, а также для снижения скорости их деградации.

Главное преимущество исследования – возможность немедленного применения. Модель представляет собой основу для корректировки существующих конструкций, а не требует радикальных изменений в производстве.

Любая компания по производству батарей может начать внедрять модель уже сейчас, а не через годы. Хотя изменения могут не привести к революционному скачку в скорости зарядки или сроке службы, любые улучшения окажутся полезными для пользователей техники.