کاهش ظرفیت باتری‌های لیتیوم-یونی یکی از چالش‌های اساسی در صنعت تأمین انرژی است که تأثیر مستقیم بر عملکرد و عمر دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله گوشی‌های هوشمند و خودروهای الکتریکی دارد. در این راستا، فروشگاه کنسل باتری به عنوان یک تأمین‌کننده معتبر، همواره در تلاش است تا با ارائه جدیدترین فناوری‌ها و راهکارها، به مشتریان خود کمک کند. محققان دانشگاه کلرادو در بولدر به تازگی نظریه‌ای جدید در این زمینه ارائه کرده‌اند که به بررسی نقش مولکول‌های هیدروژن در کاهش ظرفیت باتری‌ها می‌پردازد. این نظریه می‌تواند به درک بهتر فرایندهای داخلی باتری‌ها کمک کرده و راه‌حل‌هایی برای افزایش عمر و کارایی آن‌ها ارائه دهد.
نظریه جدید درباره کاهش ظرفیت باتری‌های لیتیوم-یونی
محققان دانشگاه کلرادو در بولدر نظریه‌ای جدید درباره کاهش ظرفیت باتری‌ها با گذشت زمان ارائه کرده‌اند. ظرفیت باتری به میزان انرژی ذخیره شده در آن اشاره دارد و طول عمر باتری بین دو شارژ را تعیین می‌کند. مصرف‌کنندگان این پدیده را زمانی مشاهده می‌کنند که نیاز به شارژ گوشی‌های هوشمند خود را بیشتر حس می‌کنند، زیرا مولکول‌های هیدروژن مانع از حرکت یون‌های لیتیوم می‌شوند.
عملکرد باتری‌ها و کاهش ظرفیت
باتری‌ها انرژی خود را در یون‌های میکروسکوپی ذخیره می‌کنند که بین قطب‌های باتری (الکترود آند و کاتد) در حرکت هستند. دانشمندان مدت‌هاست که از از بین رفتن برخی یون‌ها در طول فرایند شارژ و تخلیه آگاه هستند، اما هنوز به طور کامل درک نکرده‌اند که چرا این اتفاق می‌افتد و این یون‌های گمشده به کجا می‌روند.
کشف جدید
تیمی از دانشگاه کلرادو با استفاده از تجهیزات اشعه ایکس منبع فوتون پیشرفته در آزمایشگاه ملی آرگون، تا حدی این معما را حل کرده‌اند. کشف آن‌ها نشان می‌دهد:
- حرکت مولکول‌های هیدروژن: مولکول‌های هیدروژن از الکترولیت باتری به سطح کاتد حرکت کرده و آن را مسدود می‌کنند.
- کاهش فضا برای یون‌های لیتیوم: این عمل باعث کاهش فضاهای موجود برای اتصال یون‌های لیتیوم به کاتد می‌شود.
- نتیجه: یون‌های کمتر در کاتد به معنای جریان الکتریکی ضعیف‌تر و در نتیجه ظرفیت کمتر است.
تأثیر مولکول‌های هیدروژن بر عمر باتری
با افزایش لیتیوم خارج شده از کاتد در هنگام شارژ، تعداد اتم‌های هیدروژن انباشته شده روی سطح آن بیشتر می‌شود. این فرایند باعث تخلیه خود به خود و تنش مکانیکی ایجاد می‌کند که منجر به ترک در کاتد و تسریع تخریب آن می‌شود.
راه‌حل‌های ممکن
احتمالاً پاسخ این چالش در پوشاندن کاتد برای جلوگیری از چسبیدن مولکول‌های هیدروژن نهفته است. همچنین ممکن است استفاده از یک الکترولیت متفاوت که مولکول‌های هیدروژن را آزاد نمی‌کند، راه‌حلی مؤثر باشد.
نتیجه‌گیری
کشف جدید محققان دانشگاه کلرادو نشان می‌دهد که مولکول‌های هیدروژن به طور قابل توجهی بر عملکرد باتری‌های لیتیوم-یونی تأثیر می‌گذارند و می‌توانند منجر به کاهش ظرفیت و عمر باتری‌ها شوند. با درک بهتر این پدیده، پژوهشگران می‌توانند راهکارهایی برای جلوگیری از این مشکل ارائه دهند، از جمله استفاده از الکترولیت‌های جدید که مانع از چسبیدن مولکول‌های هیدروژن به کاتد می‌شوند. این پیشرفت‌ها نه تنها می‌تواند عمر باتری‌ها را افزایش دهد، بلکه به توسعه فناوری‌هایی منجر خواهد شد که کارایی و قابلیت اطمینان دستگاه‌های الکترونیکی را بهبود بخشند. فروشگاه کنسل باتری با پیگیری این تحقیقات و ارائه محصولات با کیفیت، آماده است تا نیازهای مشتریان خود را در زمینه تأمین انرژی برآورده کند و به تحولی در صنعت انرژی کمک نماید.
