Kial baterioj maljuniĝas: deformo kaj ŝtreso ^{CEFR B2}

Grava teamo inkluzive de sciencistoj ĉe The University of Texas at Austin, Northeastern University, Stanford University kaj Argonne National Laboratory esploris la mekanismojn malantaŭ la posta malpliigo de reŝargeblaj baterioj. Ili publikigis siajn trovojn en Science. La centra konkludo estas, ke ripetaj ŝarĝaj kaj malŝarĝaj cikloj igas la ĉelon etendiĝi kaj kunpremiĝi; tiu ripeta mekanika deformado interagas kun la kemio de la materialoj kaj produktas kemomeĥanikan degradon.

Unu grava observado estas la fenomeno kiun la teamo nomas "kaskadoj de deformo": lokaj ŝtresaj koncentriĝoj formiĝas kiam partiklaj movadoj estas neegalaj. Ene de elektrodo, centoj da miloj da partikloj ne kondutas same — kelkaj moviĝas rapide, aliaj restas stabilaj — kaj tiu heterogeneeco povas koncentri ŝtreson kaj poste kaŭzi fendojn aŭ alian mekanikan damaĝon.

La esploristoj uzis progresintajn realtempajn bildigmetodojn — operando transmisian rentgenan mikroskopion (TXM) kaj 3D rentgenan laminografion — por kapti detalan partiklan konduton. La konduto unue aperis en aparato uzata por alia projekto, komercaj oretelefonetoj. La studo sugestas strategiojn por redukti damaĝon, ekzemple desegni elektrodojn pli rezistajn al ŝtreso aŭ apliki kontrolitan premon, kaj la teamo planas evoluigi teorion por klarigi la kompleksajn kemiajn kaj meĥanikajn interagojn. La laboro ricevis financadon de la US Department of Energy’s Vehicle Technologies Office kaj inkluzivis kontribuojn de diversaj institucioj kaj kompanioj.