راز پیر شدن باتری

برد باتری همیشه مورد توجه محققان بوده است، زیرا باتری هر چقدر هم که بزرگ باشد، شارژ نکردن آن در چند نوبت منطقی نیست. همه ما می دانیم که باتری های لیتیومی در حین استفاده ظرفیت خود را کاهش می دهند، اما هیچ کس دلیل آن را نمی داند. اخیراً وزارت انرژی ایالات متحده علت پیری باتری را کشف کرده است: کریستال های در مقیاس نانو.

محققان مواد کاتدی و مواد کاتدی باتری‌های مدرن را به دقت مطالعه کرده‌اند و دریافتند که این مواد در حین استفاده مستقیماً خورده می‌شوند، اما مکانیسم خوردگی هنوز نامشخص است. تیم آزمایشگاه ملی Brookhaven کاتدهای نیکل-اکسیژن با کیفیت بالا را در زیر میکروسکوپ الکترونی عبوری مطالعه کرد و تغییرات آنها را در طول شارژ و تخلیه مکرر ثبت کرد.

هر چه بیشتر استفاده کنید کمتر استفاده می کنید

آزمایش‌ها نشان داده‌اند که وقتی یون‌های لیتیوم از الکترودهای مثبت و منفی عبور می‌کنند، در کانال یونی گیر می‌کنند و با اکسید نیکل واکنش می‌دهند و کریستال‌های ریز تشکیل می‌دهند. این کریستال ها ساختار داخلی باتری را به گونه ای تغییر می دهند که یون های دیگر نتوانند به طور موثر واکنش نشان دهند و در نتیجه ظرفیت قابل استفاده باتری کاهش می یابد. با کمال تعجب، این ضعف تصادفی است، نه منظم.

دلیل ناقص بودن باتری های لیتیومی ناقص بودن اجزای آنهاست. هرچه به ساختار آند و کاتد توجه کنیم، آسیب جزئی کریستالی به همراه خواهد داشت. درست مانند آب جوش، سطح ناهموار باعث می شود آب داغ بیشتر کف کند. اعتقاد بر این است که وقتی شکافی در داده های باتری وجود دارد، نانوکریستال ها ظاهر می شوند.

هر چه بیشتر استفاده کنید کمتر استفاده می کنید

فلش سمت چپ: کانال یون لیتیوم؛ سمت راست لایه از دست دادن اتمی است

آژانس انرژی ایالات متحده همچنین دومین مطالعه را در مورد تأثیر سرعت شارژ بر ظرفیت باتری راه اندازی کرد. آنها دریافتند که باتری های مدرن کوچکتر و کوچکتر می شوند که به نوبه خود باعث کاهش طول عمر آنها می شود. هر چه باتری بزرگتر و سریعتر شارژ شود، سرعت تشکیل نانوکریستال کندتر است.

بنابراین، چگونه می توانیم جلوی ظهور نانوکریستال ها را بگیریم؟ حداقل بذار سرعتش کم بشه یک راه حل نظری وجود دارد. محققان دریافتند که با استفاده از رسوب اتمی، می‌توانند شکاف‌های داده‌های باتری را پر کنند که حداقل می‌تواند توسعه نانوبلورها را کند کند. این درد را کاهش می دهد، اما حداقل اجازه می دهد تا باتری بدون کاهش ظرفیت کوچک شود. البته، محققان همچنین در حال مطالعه راه هایی برای شکستن کریستال ها و بازسازی باتری های قدیمی هستند.

این تحقیق ممکن است ارزشمندتر از ظرفیت باتری جدید باشد. برای سخت افزار، عمر محصول به تعداد شارژ و دشارژ بستگی دارد. اکنون، از آنجا که سیستم قدرت مورد استفاده توسط بسیاری از سخت افزارها را نمی توان خاموش کرد، این تحقیق می تواند به ما کمک کند که برده قدرت نباشیم.
此 原文 有关 的 更多 要 要 其他 其他 翻译 信息 ， 您 必须 输入 相应