Bí mật của sự lão hóa của pin

Phạm vi sử dụng pin luôn là mối quan tâm của các nhà nghiên cứu, vì dù pin có lớn đến đâu thì việc không sạc nhiều lần cũng không có ý nghĩa gì. Chúng ta đều biết rằng pin lithium sẽ giảm dung lượng trong quá trình sử dụng, nhưng không ai biết lý do. Mới đây, Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đã phát hiện ra nguyên nhân khiến pin bị lão hóa: các tinh thể kích thước nano.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu rất kỹ về vật liệu cực âm và vật liệu cực âm của pin hiện đại và nhận thấy rằng những vật liệu này sẽ bị ăn mòn trực tiếp trong quá trình sử dụng, tuy nhiên cơ chế ăn mòn vẫn chưa rõ ràng. Nhóm nghiên cứu của Phòng thí nghiệm Quốc gia Brookhaven đã nghiên cứu các catốt niken-oxy chất lượng cao dưới kính hiển vi điện tử truyền qua và ghi lại những thay đổi của chúng trong quá trình sạc và phóng điện lặp đi lặp lại.

Bạn càng sử dụng nhiều, bạn càng sử dụng ít hơn

Các thí nghiệm đã chỉ ra rằng khi các ion liti đi qua các điện cực âm và dương, chúng sẽ bị mắc kẹt trong kênh ion và phản ứng với niken oxit để tạo thành các tinh thể nhỏ. Các tinh thể này sẽ làm thay đổi cấu trúc bên trong của pin khiến các ion khác không thể phản ứng hiệu quả, từ đó làm giảm dung lượng sử dụng của pin. Đáng ngạc nhiên, điểm yếu này là ngẫu nhiên, không thường xuyên.

Lý do tại sao pin lithium không hoàn hảo là các thành phần của chúng không hoàn hảo. Cho dù chúng ta có chú ý đến cấu trúc của cực dương và cực âm như thế nào thì cũng sẽ có những tổn thương tinh thể nhẹ. Cũng giống như nước sôi, bề mặt không bằng phẳng làm cho nước nóng có nhiều bọt hơn. Người ta tin rằng khi có khoảng trống trong dữ liệu pin, các tinh thể nano sẽ xuất hiện.

Bạn càng sử dụng nhiều, bạn càng sử dụng ít hơn

Mũi tên trái: kênh ion lithium; bên phải là lớp mất nguyên tử

Cơ quan Năng lượng Mỹ cũng đưa ra nghiên cứu thứ hai về tác động của tốc độ sạc đến dung lượng pin. Họ phát hiện ra rằng các loại pin hiện đại ngày càng nhỏ hơn, từ đó làm giảm tuổi thọ của chúng. Pin càng lớn và sạc càng nhanh thì tốc độ hình thành tinh thể nano càng chậm.

Vì vậy, làm thế nào chúng ta có thể ngăn chặn sự xuất hiện của các tinh thể nano? Ít nhất hãy để nó chậm lại. Có một giải pháp lý thuyết. Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng bằng cách sử dụng phương pháp lắng đọng nguyên tử, họ có thể lấp đầy khoảng trống trong dữ liệu pin, điều này ít nhất có thể làm chậm sự phát triển của các tinh thể nano. Điều này làm giảm sự đau đớn, nhưng ít nhất cho phép pin thu nhỏ lại mà không bị giảm dung lượng. Tất nhiên, các nhà nghiên cứu cũng đang nghiên cứu cách phá vỡ tinh thể và tái tạo pin cũ.

Nghiên cứu này có thể có giá trị hơn dung lượng pin mới. Đối với phần cứng, tuổi thọ của sản phẩm phụ thuộc vào số lần sạc và xả. Hiện tại, do không thể tắt hệ thống điện được sử dụng bởi nhiều phần cứng, nghiên cứu này có thể giúp chúng ta ngừng trở thành nô lệ cho quyền lực.
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