سر شيخوخة البطارية

لطالما كان نطاق البطارية مصدر قلق للباحثين ، لأنه بغض النظر عن حجم البطارية ، فليس من المنطقي عدم شحنها عدة مرات. نعلم جميعًا أن بطاريات الليثيوم ستقلل من السعة أثناء الاستخدام ، لكن لا أحد يعرف السبب. اكتشفت وزارة الطاقة الأمريكية مؤخرًا سبب شيخوخة البطارية: بلورات متناهية الصغر.

درس الباحثون بعناية مواد الكاثود ومواد الكاثود للبطاريات الحديثة ، ووجدوا أن هذه المواد ستتآكل مباشرة أثناء الاستخدام ، لكن آلية التآكل لا تزال غير واضحة. درس فريق مختبر Brookhaven الوطني كاثودات النيكل والأكسجين عالية الجودة تحت المجهر الإلكتروني للإرسال وسجل تغييراتها أثناء الشحن والتفريغ المتكرر.

كلما زاد استخدامك ، قل استخدامك

أظهرت التجارب أنه عندما تمر أيونات الليثيوم عبر الأقطاب الموجبة والسالبة ، فإنها ستعلق في قناة الأيونات وتتفاعل مع أكسيد النيكل لتكوين بلورات صغيرة. ستعمل هذه البلورات على تغيير الهيكل الداخلي للبطارية بحيث لا تتفاعل الأيونات الأخرى بشكل فعال ، مما يقلل من قدرة البطارية القابلة للاستخدام. والمثير للدهشة أن هذا الضعف عشوائي وليس منتظمًا.

السبب في عدم كمال بطاريات الليثيوم هو أن مكوناتها غير كاملة. بغض النظر عن مدى اهتمامنا بهيكل الأنود والكاثود ، سيكون هناك تلف طفيف في الكريستال. تمامًا مثل الماء المغلي ، فإن السطح غير المستوي يجعل الماء الساخن أكثر عرضة للرغوة. من المعتقد أنه عند وجود فجوة في بيانات البطارية ، ستظهر البلورات النانوية.

كلما زاد استخدامك ، قل استخدامك

السهم الأيسر: قناة أيون الليثيوم ؛ الحق هو طبقة الخسارة الذرية

أطلقت وكالة الطاقة الأمريكية أيضًا دراسة ثانية حول تأثير سرعة الشحن على سعة البطارية. وجدوا أن البطاريات الحديثة أصبحت أصغر وأصغر ، مما يقلل بدوره من عمرها. كلما كانت البطارية أكبر وأسرع شحنها ، كان معدل تكوين البلورات النانوية أبطأ.

لذا ، كيف يمكننا إيقاف ظهور البلورات النانوية؟ على الأقل دعها تبطئ. هناك حل نظري. وجد الباحثون أنه باستخدام الترسيب الذري ، يمكنهم ملء الفجوات في بيانات البطارية ، والتي يمكن على الأقل إبطاء تطور البلورات النانوية. هذا يقلل من الألم ، ولكن على الأقل يسمح للبطارية بالانكماش دون التضحية بالسعة. بالطبع ، يدرس الباحثون أيضًا طرقًا لكسر البلورات وتجديد البطاريات القديمة.

قد يكون هذا البحث أكثر قيمة من سعة البطارية الجديدة. بالنسبة للأجهزة ، يعتمد عمر المنتج على عدد الشحن والتفريغ. الآن ، نظرًا لأن نظام الطاقة الذي تستخدمه العديد من الأجهزة لا يمكن إيقافه ، يمكن أن يساعدنا هذا البحث في التوقف عن كوننا عبيدًا للسلطة.
与 此 原文 有关 的 更多 信息 要 查看 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应 原文