Egy új kutatás szerint egy egyszerű feszültséglöket képes helyreállítani a lítium-szilícium (Li-Si) akkumulátorok kapacitásának jelentős részét, akár 30 százalékkal növelve a fennmaradó kapacitást. Azonban ezek az akkumulátorok ritkán fordulnak elő tisztán lítium-szilícium kémiai összetétellel, így a felfedezés nem feltétlenül vonatkozik a jelenlegi kereskedelmi használatban lévő akkumulátorokra.
A probléma, amelyet a kutatás megcéloz, az elektród anyagainak belső széttöredezése. Ez a töredezés olyan helyzetet eredményez, ahol az anyag egy része leválik az akkumulátor töltéskezelő rendszeréről, és a lítium egy része hasznosítatlanul marad az akkumulátor belsejében, csökkentve annak kapacitását. A kutatók felfedezték, hogy a lítium-szilíciumnál ez a bomlási folyamat részben visszafordítható.
A lítium-szilícium akkumulátorok azért ígéretesek, mert a szilícium elektródákban sokkal nagyobb sűrűségben lehet tárolni a lítiumot, mint más anyagokban. Ezáltal az ilyen típusú akkumulátorok hatalmas kapacitásnövekedést érhetnek el. Azonban a lítium szilíciumban való tárolása a szilíciumszemcsék térfogatának jelentős növekedését okozza, ami gyors kapacitáscsökkenéshez vezet, mivel az anyag fragmentálódik.
A kutatók megvizsgálták, hogy mi történik, ha hagyják a szilíciumot fragmentálódni, majd megpróbálják ezt utólag helyrehozni. A széttöredezett szilíciumszemcsék leválnak az elektródáról, és mivel lítiummal vannak feltöltve, a kapacitás csökken. Az ötlet az volt, hogy egy feszültség alkalmazásával újra kapcsolatot lehet teremteni ezekkel a szemcsékkel, visszakapcsolva őket az akkumulátor töltéskezelő rendszeréhez. A kutatók feszültséget vezettek az elektródákba, és megállapították, hogy ez a töredezett részecskéket visszavezeti az elektróda töltéskezelő hálózatába.
A kísérletek során kiderült, hogy 4 voltos feszültség öt percen keresztül elegendő volt a töredezett anódrészek újbóli csatlakoztatásához, és az akkumulátor kapacitása jelentősen helyreállt. Különösen figyelemre méltó volt, hogy az akkumulátor kapacitása 30 százalékkal nőtt 20 töltési/kisütési ciklus után. Ha viszont az akkumulátort már 200 cikluson keresztül használták, a helyreállítás mértéke még nagyobb volt, több mint 140 százalékos kapacitásnövekedéssel.
Bár ez a felfedezés ígéretes, a lítium-szilícium akkumulátorok, amelyek tiszta szilícium anódot használnak, még nem gyakoriak, és hajlamosak a gyors kapacitáscsökkenésre. A kutatók szerint azonban érdemes lenne megvizsgálni, hogy ez a módszer alkalmazható-e lassabban lebomló lítium-szilícium akkumulátoroknál is, vagy esetleg más elektróda anyagoknál, amelyek hasonló fragmentációt mutathatnak.
