Американские ученые выяснили правду о более коротком сроке службы литиевых батарей

В статье, опубликованной в последнем выпуске журнала «Научный прогресс», американские ученые говорят, что концентрация литий-ионов в литий-ионных батареях подвержена колебаниям, что объясняет более короткий срок службы литий-ионных батарей и, как ожидается, поможет в разработке батарей, которые заряжаются быстрее и дольше остаются в ожидании.

Группа исследователей во главе с Брукхейвенской национальной лабораторией Министерства энергетики недавно обнаружила, что, когда батареи вырабатывают электричество, если электроды батареи сделаны из наночастиц, концентрация ионов лития в частях наночастиц сначала повышается, а затем уменьшается. Вместо концентрации, которая, как считалось, продолжает расти.

Решетка - это структура, в которой частицы внутри кристалла расположены в определенной геометрии. Принцип работы литий-ионных батарей заключается в том, что ионы лития перемещаются между положительной и отрицательной полярными решетками. При зарядке ионы лития текут от положительного полюса к отрицательному, а при разряде происходит обратное.

«Подобно поглощению воды губкой, мы видим увеличение общей концентрации ионов лития в наночастицах», - сказал Ванфэншо, ученый из отдела устойчивых энергетических технологий Брукхейвенской национальной лаборатории, который руководил исследованием. «Но в отличие от воды ионы лития избирательно вытекают из определенных областей. Это приводит к несоответствующим концентрациям ионов лития между решетками».

Исследователи отметили, что до того, как ионы лития попадают в решетку, структура решетки очень однородна. Попадая внутрь, ионы лития растягивают решетку. Когда ионы лития истекают, решетка снова сжимается. Неравномерное движение ионов лития может вызвать стойкое повреждение, поскольку оно деформирует структуру активных компонентов в батарее и может вызвать усталостный отказ батареи.

Исследователи предполагают, что это явление также может происходить в других высокоэффективных химических веществах для аккумуляторов. Результаты этого исследования могут помочь в разработке аккумуляторов с более коротким временем зарядки и более длительным временем ожидания.

Страница содержит содержимое машинного перевода.