Skrivnost staranja baterije

Doseg baterije je že od nekdaj skrbel za raziskovalce, saj ne glede na to, kako velika je baterija, ni smiselno, da je ne polnite večkrat. Vsi vemo, da bodo litijeve baterije med uporabo zmanjšale kapaciteto, vendar nihče ne pozna razloga. Pred kratkim je ameriško ministrstvo za energijo odkrilo vzrok staranja baterij: kristale v nano merilu.

Raziskovalci so natančno preučili katodne materiale in katodne materiale sodobnih baterij in ugotovili, da bodo ti materiali med uporabo neposredno korodirali, vendar mehanizem korozije še vedno ni jasen. Ekipa Brookhaven National Laboratory je preučevala visokokakovostne katode nikelj-kisik pod transmisijskim elektronskim mikroskopom in beležila njihove spremembe med večkratnim polnjenjem in praznjenjem.

Več kot uporabljate, manj porabite

Poskusi so pokazali, da ko litijevi ioni prehajajo skozi pozitivno in negativno elektrodo, se zataknejo v ionskem kanalu in reagirajo z nikljevim oksidom, da nastanejo drobni kristali. Ti kristali bodo spremenili notranjo strukturo baterije, tako da drugi ioni ne bodo mogli učinkovito reagirati, s čimer se zmanjša uporabna zmogljivost baterije. Presenetljivo je, da je ta slabost naključna, ne redna.

Razlog, zakaj so litijeve baterije nepopolne, je, da so njihove komponente nepopolne. Ne glede na to, kako smo pozorni na strukturo anode in katode, bo prišlo do rahle poškodbe kristalov. Tako kot vrela voda tudi zaradi neravne površine vroča voda bolj verjetno peni. Verjame se, da se bodo, ko je vrzel v podatkih o bateriji, pojavili nanokristali.

Več kot uporabljate, manj porabite

Leva puščica: litij-ionski kanal; desno je plast atomske izgube

Ameriška agencija za energijo je sprožila tudi drugo študijo o vplivu hitrosti polnjenja na zmogljivost baterije. Ugotovili so, da so sodobne baterije vse manjše in manjše, kar posledično skrajša njihovo življenjsko dobo. Večja kot je baterija in hitreje se polni, počasnejša je stopnja tvorbe nanokristalov.

Torej, kako lahko ustavimo pojav nanokristalov? Naj se vsaj upočasni. Obstaja teoretična rešitev. Raziskovalci so ugotovili, da lahko z uporabo atomskega odlaganja zapolnijo vrzeli v podatkih o baterijah, kar lahko vsaj upočasni razvoj nanokristalov. To zmanjša bolečino, vendar vsaj omogoča, da se baterija skrči brez žrtvovanja zmogljivosti. Seveda raziskovalci preučujejo tudi načine za razbijanje kristalov in regeneracijo starih baterij.

Ta raziskava je lahko bolj dragocena kot nova zmogljivost baterije. Pri strojni opremi je življenjska doba izdelka odvisna od števila polnjenj in praznjenj. Ker napajalnega sistema, ki ga uporablja številna strojna oprema, ni mogoče zapreti, nam lahko ta raziskava pomaga prenehati biti sužnji moči.
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