Исследование учёных из The University of Texas at Austin, Northeastern University, Stanford University и Argonne National Laboratory объясняет, почему перезаряжаемые аккумуляторы теряют эффективность. Учёные показали, что при каждом цикле зарядки и разрядки электрод буквально «дышит»: он расширяется и сжимается. Повторяющиеся деформации приводят к так называемому хемомеханическому разрушению, которое снижает характеристики и сокращает срок службы ячейки. Работа опубликована в журнале Science.
Одно из заметных открытий — явление, которое исследователи называют каскадами деформаций. Напряжение может накапливаться в одной части электрода и затем распространяться на соседние участки. Частицы внутри электрода движутся по‑разному: одни быстро меняют положение, другие остаются стабильными, и это создаёт локальные концентрированные напряжения.
Команда наблюдала процесс с помощью operando трансмиссионной рентгеновской микроскопии (TXM) и трёхмерной рентгеновской ламинографии. Полученные данные указывают на возможные инженерные решения, например проектирование электродов, устойчивых к напряжениям, и применение контролируемого давления для снижения повреждений.
Сложные слова
- аккумулятор — устройство для хранения и выдачи электричестваперезаряжаемые аккумуляторы
- электрод — проводящий элемент внутри батареи или прибораэлектрода
- деформация — изменение формы или размера материаладеформации, деформаций
- хемомеханическое разрушение — повреждение из‑за химии и механического воздействияхемомеханическому разрушению
- трансмиссионная рентгеновская микроскопия — метод изучения материалов с помощью рентгенатрансмиссионной рентгеновской микроскопии
- трёхмерная рентгеновская ламинография — способ получения трёхмерного изображения рентгеномтрёхмерной рентгеновской ламинографии
Подсказка: наведите, сфокусируйтесь или нажмите на выделенные слова, чтобы увидеть краткие определения прямо во время чтения или прослушивания.
Вопросы для обсуждения
- Почему, по‑вашему, частицы внутри электрода могут двигаться по‑разному и создавать локальные напряжения?
- Какие преимущества и сложности вы видите в применении контролируемого давления для уменьшения повреждений в аккумуляторах?
- Как наблюдение operando микроскопией может помочь инженерам спроектировать более долговечные электроды?
Похожие статьи
Кони Ншемерейрве о науке и образовании в Африке
Кони Ншемерейрве — специалист по оценке образования и бывшая инженер. Она говорит, что исследования в Африке должны формироваться местными сообществами и отмечает последствия длительного закрытия школ в Уганде для детей и подростков.
