La imagen se ve como algo salido de una película de ciencia ficción: el metal fluye de un punto, alcanzando hacia su compañero de pieza opuesta, como pequeños dedos creciendo para explorar su entorno. Pero esto no es ciencia ficción, es de la vida real.
Esto es lo que parece cuando electrodos de litio se utilizan en una batería de iones de litio. La estructura cristalina del metal de litio experimenta estrés, a través de los ciclos de las descargas y recarga. Esta tensión obliga a las partes del metal para extruir lejos del cuerpo del electrodo. Es un fenómeno común, especialmente en metales puros que transportan cargas eléctricas, conocidos como formación de dendrita.
Cuando las dendritas cierran la brecha entre el ánodo y el cátodo, se produce un cortocircuito. En el mejor de los casos, la duración de la batería se acorta. En el peor de los casos, la batería comienza a calentarse en sí hasta el punto de peligro: puede producirse un incendio o una explosión.
En teoría, un electrodo de litio puro sería el electrodo ideal para una batería de iones de litio debido a las propiedades favorables de litio metálico y porque permite un ciclo de iones de litio en el sólido (metal) y de nuevo en solución (iones de litio) de nuevo durante uso y recarga.
Las dendritas dan a los ingenieros de baterías grandes dolores de cabeza que tratan de resolver mediante el uso de materiales alternativos inteligentes para los electrodos o los aditivos en el electrolito . Sin embargo, los métodos de análisis lentos, laboriosos y, a menudo destructivos retrasan las votaciones experimentales necesarias para la búsqueda de mejores materiales y la optimización de la vida útil y la seguridad de la batería.
La noticia de un tiempo real, in situ, 3-D método de imagen desarrollado por científicos del Departamento de Química de la Universidad de Nueva York impulsa la esperanza de que vamos a presenciar penetraciones en la tecnología de las baterías ya que los investigadores pueden ver inmediatamente lo que está sucediendo dentro de las baterías.
Esta técnica también puede ser útil en el campo emergente de las pruebas de seguridad de la batería, que se vuelve cada vez más necesario como una serie de incidentes de baterías ha dado lugar a restricciones de dispositivos en los aviones y los temores de los consumidores sobre los productos que contienen esas baterías, que van desde los smartphones Samsung Galaxy Note 7 hasta los autos eléctricos Tesla .
Esta técnica también puede ser útil en el campo emergente de las pruebas de seguridad de la batería, que se vuelve cada vez más necesario como una serie de incidentes de baterías ha dado lugar a restricciones de dispositivos en los aviones y los temores de los consumidores sobre los productos que contienen esas baterías, que van desde los smartphones Samsung Galaxy Note 7 hasta los autos eléctricos Tesla .
Los químicos alcanzan la velocidad necesaria para la formación de imágenes en tiempo real por mirar no a las dendritas pero si al electrolito en el espacio que les rodea. Las distorsiones en los alrededores de las dendritas en las imágenes de resonancia magnética actúan como "sombras" que se pueden utilizar para visualizar las dendritas lo que arrojaba sombras.
Los otros métodos que se emplean para examinar las dendritas por lo general implican la apertura de la batería hacia arriba, lo que perturba la química y las estructuras delicadas de las dendritas. Y, por supuesto, estos métodos no son útiles para ver lo que está sucediendo cuando las baterías están en uso.
A medida que nuestro futuro parece depender de una miríada de dispositivos alimentados por baterías, especialmente en lo que estas baterías comienzan a darnos más independencia de los combustibles fósiles, cualquier avance en la ciencia de mejores baterías y seguridad de la batería será bienvenida.
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