Forschende an mehreren US‑Einrichtungen identifizierten eine zentrale Ursache für die Abnahme der Leistung wiederaufladbarer Batterien. Sie zeigen, dass jeder Lade‑ und Entladezyklus die Zellen dehnt und zusammenzieht, woraufhin mechanische Spannungen entstehen. Die Studie wurde in Science veröffentlicht.
Die Autoren beschreiben diesen Prozess als chemomechanische Degradation. Innerhalb einer Elektrode bewegen sich Hunderttausende Partikel nicht gleichmäßig: Einige reagieren schneller, andere bleiben stabiler. Dieses ungleichmäßige Verhalten erzeugt lokale Spannungskonzentrationen, die im Laufe der Zeit zu Rissen oder anderen Schäden führen.
Das Team verwendete operando transmission X‑ray microscopy (TXM) und 3D X‑ray laminography, um die Partikelbewegung in Echtzeit zu beobachten. Als Folge schlagen die Forscher vor, Elektroden so zu gestalten, dass sie Spannungen besser widerstehen, oder kontrollierten Druck anzuwenden, um Schäden zu verringern.
Schwierige Wörter
- degradation — allmählicher Verlust der Leistungsfähigkeit eines Materials
- chemomechanisch — Kombination von chemischen und mechanischen Prozessenchemomechanische
- spannung — Kraft im Material, die zu Verformung führtSpannungen, Spannungskonzentrationen
- elektrode — Teil einer Batterie, wo Reaktionen stattfindenElektroden
- partikel — sehr kleine feste Teile in einem Material
- echtzeit — Beobachtung gleichzeitig, ohne größere Verzögerung
- riss — kleine Bruchstellen oder Spalten im MaterialRissen
- druck — Kraft pro Fläche, die etwas zusammendrückt
Tipp: Fahre über markierte Wörter oder tippe darauf, um kurze Definitionen zu sehen – während du liest oder zuhörst.
Diskussionsfragen
- Welche Vorteile und Nachteile könnte die Anwendung von kontrolliertem Druck bei Batterien haben?
- Wie würdest du im Alltag versuchen, die Lebensdauer eines wiederaufladbaren Akkus zu verlängern?
- Warum ist es nützlich, Partikelbewegung in Echtzeit zu beobachten? Begründe kurz.
Verwandte Artikel
Connie Nshemereirwe: Forschung und Bildung in Afrika
Connie Nshemereirwe, Spezialistin für Bildungsbewertung und ehemalige Ingenieurin, fordert, dass Forschungsfragen in Afrika aus der Basis entstehen. Sie warnt vor Folgen der langen Schulschließungen in Uganda und leitet ein Programm für afrikanische Forschende.
Echtzeit-Luftüberwachung in Südafrika mit kostengünstigen Sensoren
Wissenschaftler passten Methoden aus der Teilchenphysik an und bauten das System AI_r mit Sensoren und KI für Echtzeit-Luftmessung. Das Projekt will 500 Sensoren im Sedibeng-Distrikt installieren und erhält internationale Unterstützung.
