배터리 노화의 비밀

배터리 범위는 항상 연구원의 관심사였습니다. 배터리가 아무리 크더라도 여러 번 충전하지 않는 것은 의미가 없기 때문입니다. 리튬 배터리가 사용 중 용량을 감소시킨다는 것은 모두 알고 있지만 그 이유는 아무도 모릅니다. 최근 미국 에너지부는 배터리 노화의 원인을 나노 크기의 결정체로 밝혀냈습니다.

연구원들은 현대 배터리의 양극 재료와 양극 재료를 주의 깊게 연구했으며 이러한 재료가 사용 중에 직접 부식된다는 것을 발견했지만 부식 메커니즘은 여전히 ​​불분명합니다. Brookhaven 국립 연구소 팀은 투과 전자 현미경으로 고품질 니켈-산소 음극을 연구하고 반복적인 충방전 동안의 변화를 기록했습니다.

많이 사용할수록 적게 사용

실험에 따르면 리튬 이온이 양극과 음극을 통과할 때 이온 채널에 달라붙어 산화니켈과 반응하여 작은 결정을 형성합니다. 이러한 결정은 배터리의 내부 구조를 변경하여 다른 이온이 효과적으로 반응할 수 없도록 하여 배터리의 사용 가능한 용량을 감소시킵니다. 놀랍게도 이 약점은 규칙적이지 않고 무작위입니다.

리튬 배터리가 불완전한 이유는 구성 요소가 불완전하기 때문입니다. 양극과 음극의 구조에 아무리 주의를 기울이더라도 약간의 결정 손상이 있을 것입니다. 끓는 물과 마찬가지로 표면이 고르지 않으면 뜨거운 물이 거품을 일으키기 쉽습니다. 배터리 데이터에 공백이 있을 때 나노결정이 나타날 것으로 여겨진다.

많이 사용할수록 적게 사용

왼쪽 화살표: 리튬 이온 채널; 오른쪽은 원자 손실층

미국 에너지청은 또한 충전 속도가 배터리 용량에 미치는 영향에 대한 두 번째 연구를 시작했습니다. 그들은 현대식 배터리가 점점 작아지고 있으며, 이로 인해 수명이 단축된다는 사실을 발견했습니다. 배터리가 클수록 충전 속도가 빠를수록 나노 결정 형성 속도가 느려집니다.

그렇다면 나노 결정의 출현을 어떻게 막을 수 있습니까? 최소한 속도를 늦추십시오. 이론적인 해결책이 있습니다. 연구원들은 원자 증착을 사용하여 배터리 데이터의 간격을 채울 수 있으며, 이는 적어도 나노결정의 개발을 늦출 수 있음을 발견했습니다. 이렇게 하면 고통이 줄어들지만 최소한 용량을 희생하지 않고 배터리를 축소할 수 있습니다. 물론 연구원들은 결정을 깨고 오래된 배터리를 재생하는 방법도 연구하고 있습니다.

이 연구는 새로운 배터리 용량보다 더 가치가 있을 수 있습니다. 하드웨어의 경우 충방전 횟수에 따라 제품의 수명이 달라집니다. 이제 많은 하드웨어에서 사용하는 전원 시스템을 종료할 수 없기 때문에 이 연구는 우리가 전원의 노예가 되는 것을 멈추는 데 도움이 될 수 있습니다.
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