Το μυστικό της γήρανσης της μπαταρίας

Η εμβέλεια των μπαταριών ανέκαθεν απασχολούσε τους ερευνητές, γιατί όσο μεγάλη κι αν είναι η μπαταρία, δεν έχει νόημα να μην τη φορτίζετε πολλές φορές. Όλοι γνωρίζουμε ότι οι μπαταρίες λιθίου θα μειώσουν τη χωρητικότητα κατά τη χρήση, αλλά κανείς δεν ξέρει τον λόγο. Πρόσφατα, το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ ανακάλυψε την αιτία της γήρανσης των μπαταριών: τους κρυστάλλους νανοκλίμακας.

Οι ερευνητές μελέτησαν προσεκτικά τα υλικά καθόδου και τα υλικά καθόδου των σύγχρονων μπαταριών και βρήκαν ότι αυτά τα υλικά θα διαβρωθούν άμεσα κατά τη χρήση, αλλά ο μηχανισμός διάβρωσης είναι ακόμα ασαφής. Η ομάδα του Εθνικού Εργαστηρίου Brookhaven μελέτησε καθόδους νικελίου-οξυγόνου υψηλής ποιότητας κάτω από ηλεκτρονικό μικροσκόπιο μετάδοσης και κατέγραψε τις αλλαγές τους κατά την επαναλαμβανόμενη φόρτιση και εκφόρτιση.

Όσο περισσότερο χρησιμοποιείτε, τόσο λιγότερο χρησιμοποιείτε

Πειράματα έχουν δείξει ότι όταν τα ιόντα λιθίου περνούν μέσα από τα θετικά και αρνητικά ηλεκτρόδια, θα κολλήσουν στο κανάλι ιόντων και θα αντιδράσουν με το οξείδιο του νικελίου για να σχηματίσουν μικροσκοπικούς κρυστάλλους. Αυτοί οι κρύσταλλοι θα αλλάξουν την εσωτερική δομή της μπαταρίας, έτσι ώστε άλλα ιόντα να μην μπορούν να αντιδράσουν αποτελεσματικά, μειώνοντας έτσι τη χρησιμοποιήσιμη χωρητικότητα της μπαταρίας. Παραδόξως, αυτή η αδυναμία είναι τυχαία, όχι τακτική.

Ο λόγος για τον οποίο οι μπαταρίες λιθίου είναι ατελείς είναι ότι τα εξαρτήματά τους είναι ατελή. Ανεξάρτητα από το πώς προσέχουμε τη δομή της ανόδου και της καθόδου, θα υπάρξει ελαφριά ζημιά στα κρύσταλλα. Ακριβώς όπως το βραστό νερό, μια ανώμαλη επιφάνεια κάνει το ζεστό νερό πιο πιθανό να αφρίσει. Πιστεύεται ότι όταν υπάρχει κενό στα δεδομένα της μπαταρίας, θα εμφανιστούν νανοκρύσταλλοι.

Όσο περισσότερο χρησιμοποιείτε, τόσο λιγότερο χρησιμοποιείτε

Αριστερό βέλος: κανάλι ιόντων λιθίου. το δεξί είναι το στρώμα ατομικής απώλειας

Η Υπηρεσία Ενέργειας των ΗΠΑ ξεκίνησε επίσης μια δεύτερη μελέτη σχετικά με τον αντίκτυπο της ταχύτητας φόρτισης στη χωρητικότητα της μπαταρίας. Διαπίστωσαν ότι οι σύγχρονες μπαταρίες γίνονται όλο και μικρότερες, γεγονός που με τη σειρά του μειώνει τη διάρκεια ζωής τους. Όσο μεγαλύτερη είναι η μπαταρία και όσο πιο γρήγορα φορτίζεται, τόσο πιο αργός είναι ο ρυθμός σχηματισμού νανοκρυστάλλων.

Λοιπόν, πώς μπορούμε να σταματήσουμε την εμφάνιση νανοκρυστάλλων; Τουλάχιστον αφήστε το να επιβραδύνει. Υπάρχει μια θεωρητική λύση. Οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι χρησιμοποιώντας την ατομική εναπόθεση, μπορούν να καλύψουν τα κενά στα δεδομένα της μπαταρίας, τα οποία μπορούν τουλάχιστον να επιβραδύνουν την ανάπτυξη νανοκρυστάλλων. Αυτό μειώνει τον πόνο, αλλά τουλάχιστον επιτρέπει στη μπαταρία να συρρικνώνεται χωρίς να θυσιάζει τη χωρητικότητα. Φυσικά, οι ερευνητές μελετούν επίσης τρόπους για να σπάσουν τους κρυστάλλους και να αναγεννήσουν παλιές μπαταρίες.

Αυτή η έρευνα μπορεί να είναι πιο πολύτιμη από τη χωρητικότητα της νέας μπαταρίας. Για το υλικό, η διάρκεια ζωής του προϊόντος εξαρτάται από τον αριθμό φόρτισης και εκφόρτισης. Τώρα, επειδή το σύστημα ισχύος που χρησιμοποιείται από πολλά υλικά δεν μπορεί να κλείσει, αυτή η έρευνα μπορεί να μας βοηθήσει να σταματήσουμε να είμαστε σκλάβοι της εξουσίας.
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