Le secret du vieillissement de la batterie

L’autonomie de la batterie a toujours été une préoccupation pour les chercheurs, car quelle que soit la taille de la batterie, cela n’a aucun sens de ne pas la charger plusieurs fois. Nous savons tous que les batteries au lithium réduiront la capacité pendant l’utilisation, mais personne n’en connaît la raison. Récemment, le département américain de l’Énergie a découvert la cause du vieillissement des batteries : les cristaux à l’échelle nanométrique.

Les chercheurs ont soigneusement étudié les matériaux cathodiques et les matériaux cathodiques des batteries modernes et ont découvert que ces matériaux se corrodaient directement pendant l’utilisation, mais le mécanisme de corrosion n’est toujours pas clair. L’équipe du Brookhaven National Laboratory a étudié des cathodes nickel-oxygène de haute qualité au microscope électronique à transmission et a enregistré leurs changements au cours de charges et de décharges répétées.

Plus vous utilisez, moins vous utilisez

Des expériences ont montré que lorsque les ions lithium traversent les électrodes positives et négatives, ils se coincent dans le canal ionique et réagissent avec l’oxyde de nickel pour former de minuscules cristaux. Ces cristaux modifieront la structure interne de la batterie afin que les autres ions ne puissent pas réagir efficacement, réduisant ainsi la capacité utilisable de la batterie. Étonnamment, cette faiblesse est aléatoire, pas régulière.

La raison pour laquelle les batteries au lithium sont imparfaites est que leurs composants sont imparfaits. Quelle que soit la façon dont nous prêtons attention à la structure de l’anode et de la cathode, il y aura de légers dommages aux cristaux. Tout comme l’eau bouillante, une surface inégale rend l’eau chaude plus susceptible de mousser. On pense que lorsqu’il y a une lacune dans les données de la batterie, des nanocristaux apparaissent.

Plus vous utilisez, moins vous utilisez

Flèche gauche : canal ionique lithium ; la droite est la couche de perte atomique

L’Agence américaine de l’énergie a également lancé une deuxième étude sur l’impact de la vitesse de charge sur la capacité de la batterie. Ils ont découvert que les batteries modernes sont de plus en plus petites, ce qui réduit leur durée de vie. Plus la batterie est grande et plus elle est chargée rapidement, plus le taux de formation de nanocristaux est lent.

Alors, comment arrêter l’apparition des nanocristaux ? Laisse au moins ralentir. Il existe une solution théorique. Les chercheurs ont découvert qu’en utilisant le dépôt atomique, ils peuvent combler les lacunes dans les données de la batterie, ce qui peut au moins ralentir le développement des nanocristaux. Cela réduit la douleur, mais permet au moins à la batterie de rétrécir sans sacrifier la capacité. Bien entendu, les chercheurs étudient également des moyens de briser les cristaux et de régénérer les vieilles batteries.

Cette recherche peut être plus précieuse que la nouvelle capacité de la batterie. Pour le matériel, la durée de vie du produit dépend du nombre de charge et de décharge. Maintenant, parce que le système d’alimentation utilisé par de nombreux matériels ne peut pas être arrêté, cette recherche peut nous aider à cesser d’être esclaves de l’alimentation.
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