Un team di ricercatori della University of Texas at Austin, Northeastern University, Stanford University e Argonne National Laboratory ha identificato un meccanismo chiave che spiega perché le batterie ricaricabili perdono prestazioni nel tempo. I risultati sono stati pubblicati su Science.
Ogni ciclo di carica e scarica fa espandere e contrarre la batteria, un movimento paragonato a un "respiro". Questo provoca una degradazione chemo-meccanica: le piccole particelle dentro gli elettrodi cambiano forma e si generano sollecitazioni locali. I ricercatori hanno osservato che le particelle non si muovono tutte allo stesso modo; alcune si spostano rapidamente mentre altre restano stabili. Hanno chiamato questo fenomeno "cascate di deformazione" e hanno collegato questi eventi a crepe e altri danni.
Per studiare il fenomeno il gruppo ha utilizzato tecniche di imaging in tempo reale, tra cui microscopia a trasmissione di raggi X (TXM) e laminografia a raggi X tridimensionale. I primi comportamenti sono stati osservati in un dispositivo impiegato per un altro progetto, auricolari commerciali. Gli autori suggeriscono di progettare elettrodi più resistenti o applicare pressione controllata per ridurre i danni.
Yijin Liu ha detto che ad ogni «respiro» c'è un grado di irreversibilità che si accumula fino al guasto della cella, e Juner Zhu ha spiegato come i movimenti delle particelle portino a concentrazioni di stress.
Parole difficili
- meccanismo — modo o processo che spiega un fenomeno
- degradazione chemo-meccanica — deterioramento causato da reazioni chimiche e forze meccaniche
- elettrodo — parte della batteria dove avvengono reazioni elettricheelettrodi
- cascata di deformazione — serie di deformazioni che si diffondono nelle particellecascate di deformazione
- laminografia — tecnica di imaging tridimensionale con raggi X
- irreversibilità — carattere di qualcosa che non torna indietro
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Domande di discussione
- Come potrebbero influire questi risultati sul design delle batterie che usi ogni giorno?
- Pensi che applicare pressione controllata agli elettrodi sia una soluzione pratica? Perché?
- Hai mai notato che dispositivi come auricolari peggiorano con il tempo? Racconta un esempio.
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