Hemligheten bakom batteriåldring

Batteriräckvidden har alltid varit ett bekymmer för forskare, för oavsett hur stort batteriet är, är det inte meningsfullt att inte ladda det flera gånger. Vi vet alla att litiumbatterier kommer att minska kapaciteten under användning, men ingen vet orsaken. Nyligen upptäckte det amerikanska energidepartementet orsaken till batteriets åldrande: kristaller i nanoskala.

Forskare har noggrant studerat katodmaterial och katodmaterial i moderna batterier och funnit att dessa material kommer att korrodera direkt under användning, men korrosionsmekanismen är fortfarande oklar. Brookhaven National Laboratory-teamet studerade högkvalitativa nickel-syrekatoder under ett transmissionselektronmikroskop och registrerade deras förändringar under upprepad laddning och urladdning.

Ju mer du använder, desto mindre använder du

Experiment har visat att när litiumjoner passerar genom de positiva och negativa elektroderna, kommer de att fastna i jonkanalen och reagera med nickeloxid för att bilda små kristaller. Dessa kristaller kommer att förändra batteriets inre struktur så att andra joner inte kan reagera effektivt, vilket minskar batteriets användbara kapacitet. Överraskande nog är denna svaghet slumpmässig, inte regelbunden.

Anledningen till att litiumbatterier är ofullkomliga är att deras komponenter är ofullkomliga. Oavsett hur vi uppmärksammar strukturen av anoden och katoden, kommer det att bli en liten kristallskada. Precis som kokande vatten gör en ojämn yta att hett vatten är mer benäget att skumma. Man tror att när det finns ett gap i batteridata kommer nanokristaller att dyka upp.

Ju mer du använder, desto mindre använder du

Vänster pil: litiumjonkanal; den högra är atomförlustskiktet

Den amerikanska energimyndigheten lanserade också en andra studie om hur laddningshastigheten påverkar batterikapaciteten. De fann att moderna batterier blir mindre och mindre, vilket i sin tur minskar deras livslängd. Ju större batteriet är och ju snabbare det laddas, desto långsammare blir nanokristallbildningen.

Så, hur kan vi stoppa uppkomsten av nanokristaller? Låt det åtminstone sakta ner. Det finns en teoretisk lösning. Forskarna fann att genom att använda atomnedfall kan de fylla i luckorna i batteridata, vilket åtminstone kan bromsa utvecklingen av nanokristaller. Detta minskar smärtan, men låter åtminstone batteriet krympa utan att ge avkall på kapaciteten. Naturligtvis studerar forskare också sätt att bryta kristaller och regenerera gamla batterier.

Denna forskning kan vara mer värdefull än den nya batterikapaciteten. För hårdvara beror produktens livslängd på antalet laddningar och urladdningar. Nu, eftersom kraftsystemet som används av många hårdvara inte kan stängas av, kan denna forskning hjälpa oss att sluta vara slavar under makten.
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