Secretul îmbătrânirii bateriei

Autonomia bateriei a fost întotdeauna o preocupare pentru cercetători, deoarece indiferent cât de mare este bateria, nu are sens să nu o încărcați de mai multe ori. Știm cu toții că bateriile cu litiu vor reduce capacitatea în timpul utilizării, dar nimeni nu știe motivul. Recent, Departamentul de Energie al SUA a descoperit cauza îmbătrânirii bateriilor: cristalele la scară nanometrică.

Cercetătorii au studiat cu atenție materialele catodice și materialele catodice ale bateriilor moderne și au descoperit că aceste materiale se vor coroda direct în timpul utilizării, dar mecanismul de coroziune este încă neclar. Echipa Brookhaven National Laboratory a studiat catozii de nichel-oxigen de înaltă calitate la microscop electronic cu transmisie și a înregistrat modificările acestora în timpul încărcării și descărcărilor repetate.

Cu cât folosești mai mult, cu atât folosești mai puțin

Experimentele au arătat că atunci când ionii de litiu trec prin electrozii pozitivi și negativi, aceștia vor rămâne blocați în canalul ionic și vor reacționa cu oxidul de nichel pentru a forma cristale minuscule. Aceste cristale vor schimba structura internă a bateriei, astfel încât alți ioni să nu poată reacționa eficient, reducând astfel capacitatea de utilizare a bateriei. În mod surprinzător, această slăbiciune este întâmplătoare, nu obișnuită.

Motivul pentru care bateriile cu litiu sunt imperfecte este că componentele lor sunt imperfecte. Indiferent de modul în care acordăm atenție structurii anodului și catodului, vor exista ușoare deteriorari ale cristalului. La fel ca apa clocotită, o suprafață neuniformă face ca apa fierbinte să facă mai multă spumă. Se crede că atunci când există un decalaj în datele bateriei, vor apărea nanocristale.

Cu cât folosești mai mult, cu atât folosești mai puțin

Săgeată stânga: canal de ioni de litiu; dreapta este stratul de pierdere atomică

Agenția SUA pentru Energie a lansat și un al doilea studiu privind impactul vitezei de încărcare asupra capacității bateriei. Ei au descoperit că bateriile moderne devin din ce în ce mai mici, ceea ce, la rândul său, le reduce durata de viață. Cu cât bateria este mai mare și cu cât se încarcă mai repede, cu atât rata de formare a nanocristalelor este mai lentă.

Deci, cum putem opri apariția nanocristalelor? Măcar lasă-l să încetinească. Există o soluție teoretică. Cercetătorii au descoperit că, folosind depunerea atomică, pot completa golurile din datele bateriei, ceea ce poate cel puțin încetini dezvoltarea nanocristalelor. Acest lucru reduce durerea, dar cel puțin permite micșorarea bateriei fără a sacrifica capacitatea. Desigur, cercetătorii studiază și modalități de spargere a cristalelor și de regenerare a bateriilor vechi.

Această cercetare poate fi mai valoroasă decât noua capacitate a bateriei. Pentru hardware, durata de viață a produsului depinde de numărul de încărcare și descărcare. Acum, deoarece sistemul de alimentare folosit de multe hardware nu poate fi oprit, această cercetare ne poate ajuta să nu mai fim sclavii puterii.
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