Физики из Варшавского университета и Варшавского политехнического института выяснили, что попытки выжать из элемента питания максимальную ёмкость могут необратимо повредить материал катода. Эти выводы были опубликованы в научном журнале Small Structures.

Как происходит износ при зарядке

Процесс зарядки и разрядки связан с миграцией ионов лития. При подключении к сети ионы лития покидают катод, а при разрядке возвращаются. В материале NMC622, который используется для создания положительных электродов современных батарей, эти ионы находятся между слоями кислорода и металлов.

Постоянное движение ионов лития неизбежно вызывает изменения в зазорах кристаллической решётки. Чем глубже разряд, тем сильнее деформируется конструкция элемента питания.

Последствия предельного напряжения

Исследователи отмечают, что заряд распределяется по поверхности электрода крайне неравномерно. Мощная финальная «заливка» энергии заставляет кристаллические слои изгибаться и смещаться. В результате, уже через 50 циклов наблюдается образование микротрещин от предельного напряжения.

Учёные рекомендуют избегать предельных напряжений, чтобы продлить срок службы батареи.