Het geheim van batterijveroudering

Het batterijbereik is altijd een punt van zorg geweest voor onderzoekers, want hoe groot de batterij ook is, het heeft geen zin om deze niet meerdere keren op te laden. We weten allemaal dat lithiumbatterijen de capaciteit tijdens gebruik verminderen, maar niemand weet de reden. Onlangs ontdekte het Amerikaanse ministerie van Energie de oorzaak van veroudering van batterijen: kristallen op nanoschaal.

Onderzoekers hebben de kathodematerialen en kathodematerialen van moderne batterijen zorgvuldig bestudeerd en ontdekten dat deze materialen direct zullen corroderen tijdens gebruik, maar het corrosiemechanisme is nog steeds onduidelijk. Het Brookhaven National Laboratory-team bestudeerde hoogwaardige nikkel-zuurstofkathoden onder een transmissie-elektronenmicroscoop en legde hun veranderingen vast tijdens herhaaldelijk opladen en ontladen.

Hoe meer je gebruikt, hoe minder je gebruikt

Experimenten hebben aangetoond dat wanneer lithiumionen door de positieve en negatieve elektroden gaan, ze vast komen te zitten in het ionenkanaal en reageren met nikkeloxide om kleine kristallen te vormen. Deze kristallen zullen de interne structuur van de batterij veranderen, zodat andere ionen niet effectief kunnen reageren, waardoor de bruikbare capaciteit van de batterij wordt verminderd. Verrassend genoeg is deze zwakte willekeurig, niet regelmatig.

De reden waarom lithiumbatterijen onvolmaakt zijn, is dat hun componenten onvolmaakt zijn. Het maakt niet uit hoe we aandacht besteden aan de structuur van de anode en kathode, er zal lichte kristalschade zijn. Net als kokend water zorgt een oneffen oppervlak ervoor dat heet water sneller gaat schuimen. Er wordt aangenomen dat wanneer er een gat in de batterijgegevens is, nanokristallen zullen verschijnen.

Hoe meer je gebruikt, hoe minder je gebruikt

Pijl naar links: lithium-ionkanaal; rechts is de atomaire verlieslaag

Het Amerikaanse energieagentschap heeft ook een tweede onderzoek gelanceerd naar de impact van de laadsnelheid op de batterijcapaciteit. Ze ontdekten dat moderne batterijen steeds kleiner worden, wat op zijn beurt hun levensduur verkort. Hoe groter de batterij en hoe sneller deze wordt opgeladen, hoe langzamer de vorming van nanokristallen.

Dus, hoe kunnen we het verschijnen van nanokristallen stoppen? Laat het in ieder geval langzamer gaan. Er is een theoretische oplossing. De onderzoekers ontdekten dat ze door atomaire depositie te gebruiken de gaten in batterijgegevens kunnen opvullen, wat op zijn minst de ontwikkeling van nanokristallen kan vertragen. Dit vermindert de pijn, maar laat de batterij in ieder geval krimpen zonder in te boeten aan capaciteit. Natuurlijk bestuderen onderzoekers ook manieren om kristallen te breken en oude batterijen te regenereren.

Dit onderzoek kan waardevoller zijn dan de nieuwe batterijcapaciteit. Voor hardware hangt de levensduur van het product af van het aantal keren opladen en ontladen. Omdat het stroomsysteem dat door veel hardware wordt gebruikt niet kan worden afgesloten, kan dit onderzoek ons ​​helpen om niet langer slaven van de macht te zijn.
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