Ученые нашли способ остановить деградацию батарей

Батареи, как известно, являются неотъемлемой частью нашей жизни. Используемые как в проводных, так и беспроводных устройствах и даже автомобилях, батареи позволяют нашим электронным устройствам меньше зависеть от розеток на стене. Однако у батарей есть весьма неприятный недостаток. Со временем они разрушаются. Процесс этот не обязательно видимый, скорее он происходит внутри самих батарей и в конечном итоге снижает их энергетическую плотность.

Возьмем, например, батарею смартфона. Даже если вы покупаете новое устройство с батареей, способной держать заряд в течение долгих часов, дней или даже недель, примерно через пять лет батарея утратит такую возможность. Что интересно, до недавнего времени ученые и инженеры не могли дать четкий ответ на вопрос о том, почему же это происходит. Общее мнение приводит к тому, что химический состав внутри батареи, а также соотношение катода и анода, находящихся внутри батарейки, постоянно изменяется после перезарядки.

Однако ученые из Калифорнийского университета в Беркли, Стэнфорда и Брукхейвенской национальной лаборатории, кажется, нашли ответ на этот вопрос. По мнению исследователей, деградация происходит ввиду процесса эрозии, который затрагивает в конечном итоге химический и структурный состав катода и анода в батарее. Каждый раз, когда батарея заряжается и разряжается, ее внутренний химический состав начинает медленно деградировать, и в результате через несколько месяцев или лет аккумулятор становится полностью неработоспособным.

Хуолинь Ксин, исследователь Брукхейвенской национальной лаборатории сравнивает роль анода в батарее с частицей пыли.

«Возможно, вы этого и не знали, но снежинки образуются только вокруг крошечных частиц пыли, находящихся в воздухе», — говорит Ксин.

«Без наличия этих частичек снежные кристаллы не смогут образовать свою форму. Наш анод из оксида никеля начинает терять свои свойства в результате постоянно повторяющихся химических реакций, происходящих во время циклов зарядки и разрядки. На поверхности анода появляются наноскопические неоднородности и дефекты. Как у старой, поношенной брони».

По мнению ученых, решение вопроса могло бы заключаться в использовании в химическом составе батареи дополнительного компонента в виде специального порошка, который, как и частички пыли, собирал бы на наноскопическом уровне структуру анода и возвращал тем самым все его химические свойства. Исследователи говорят, что уже ведут работу в этом направлении, однако конечных результатов нам ждать пока явно рановато.