O segredo do envelhecimento da bateria

A autonomia da bateria sempre foi uma preocupação dos pesquisadores, pois por maior que seja a bateria, não faz sentido não carregá-la várias vezes. Todos nós sabemos que as baterias de lítio reduzem a capacidade durante o uso, mas ninguém sabe o motivo. Recentemente, o Departamento de Energia dos Estados Unidos descobriu a causa do envelhecimento da bateria: cristais em escala nano.

Os pesquisadores estudaram cuidadosamente os materiais do cátodo e os materiais do cátodo das baterias modernas e descobriram que esses materiais se corroem diretamente durante o uso, mas o mecanismo de corrosão ainda não está claro. A equipe do Laboratório Nacional de Brookhaven estudou catodos de níquel-oxigênio de alta qualidade em um microscópio eletrônico de transmissão e registrou suas alterações durante repetidas cargas e descargas.

Quanto mais você usa, menos você usa

Experimentos mostraram que, quando os íons de lítio passam pelos eletrodos positivo e negativo, eles ficam presos no canal iônico e reagem com o óxido de níquel para formar minúsculos cristais. Esses cristais mudarão a estrutura interna da bateria de modo que outros íons não possam reagir com eficácia, reduzindo assim a capacidade útil da bateria. Surpreendentemente, essa fraqueza é aleatória, não regular.

A razão pela qual as baterias de lítio são imperfeitas é que seus componentes são imperfeitos. Não importa o quanto prestemos atenção à estrutura do ânodo e do cátodo, haverá pequenos danos ao cristal. Assim como a água fervente, uma superfície irregular torna a água quente mais propensa a formar espuma. Acredita-se que quando houver uma lacuna nos dados da bateria, os nanocristais aparecerão.

Quanto mais você usa, menos você usa

Seta para a esquerda: canal de íon de lítio; a direita é a camada de perda atômica

A Agência de Energia dos EUA também lançou um segundo estudo sobre o impacto da velocidade de carregamento na capacidade da bateria. Eles descobriram que as baterias modernas estão ficando cada vez menores, o que, por sua vez, reduz sua vida útil. Quanto maior a bateria e mais rápido ela é carregada, mais lenta é a taxa de formação de nanocristais.

Então, como podemos impedir o aparecimento de nanocristais? Pelo menos deixe ir mais devagar. Existe uma solução teórica. Os pesquisadores descobriram que, usando a deposição atômica, eles podem preencher as lacunas nos dados da bateria, o que pode pelo menos retardar o desenvolvimento de nanocristais. Isso reduz a dor, mas pelo menos permite que a bateria encolha sem sacrificar a capacidade. Claro, os pesquisadores também estão estudando maneiras de quebrar cristais e regenerar baterias velhas.

Esta pesquisa pode ser mais valiosa do que a nova capacidade da bateria. Para hardware, a vida útil do produto depende do número de carregamentos e descargas. Agora, como o sistema de energia usado por muitos hardwares não pode ser desligado, essa pesquisa pode nos ajudar a deixar de ser escravos do poder.
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