Un equipo de químicos ha desarrollado un método para producir imágenes tridimensionales altamente detalladas del interior de las baterías. La técnica, basada en imágenes de resonancia magnética IRM, ofrece un enfoque mejorado para monitorear la condición de estas fuentes de energía entiempo real.
"Un desafío particular que queríamos resolver era hacer las mediciones en 3D y lo suficientemente rápido, de modo que pudieran hacerse durante el ciclo de carga de la batería", explica el profesor de química de la Universidad de Nueva York Alexej Jerschow, autor principal del artículo. "Esto se hizoposible mediante el uso de procesos de amplificación intrínseca, que permiten medir pequeñas características dentro de la célula para diagnosticar mecanismos comunes de falla de la batería. Creemos que estos métodos podrían convertirse en técnicas importantes para el desarrollo de mejores baterías ".
El trabajo, descrito en Actas de la Academia Nacional de Ciencias se enfoca en baterías recargables de iones de litio Li-ion, que se usan en teléfonos celulares, autos eléctricos, computadoras portátiles y muchos otros dispositivos electrónicos. Muchos ven el metal de litio como un material de electrodo prometedor y altamente eficiente, que podría aumentar el rendimientoy reduce el peso de la batería. Sin embargo, durante la recarga de la batería se acumulan depósitos o "dendritas" que pueden causar pérdida de rendimiento y problemas de seguridad, incluidos incendios y explosiones. Por lo tanto, controlar el crecimiento de las dendritas es crucial para producir un alto rendimientobaterías con este material.
Los métodos actuales para hacerlo, desarrollados previamente por el mismo equipo, han utilizado la tecnología de resonancia magnética para observar directamente las dendritas de litio. Sin embargo, dichos procedimientos han dado como resultado una menor sensibilidad y una resolución limitada, lo que hace difícil ver las dendritas en 3D y con precisiónentender las condiciones bajo las cuales se acumulan
Teniendo esto en cuenta, los investigadores buscaron mejorar este proceso enfocándose en los electrolitos circundantes del litio, sustancias que se usan para mover las cargas entre los electrodos. Específicamente, encontraron que las imágenes de resonancia magnética del electrolito se distorsionaron fuertemente cerca de las dendritas., proporcionando una medida altamente sensible de cuándo y dónde crecen.
Además, al capturar visualmente estas distorsiones, los científicos pudieron construir una imagen 3D de las dendritas a partir de experimentos rápidos de resonancia magnética. Los métodos alternativos generalmente no funcionan en las células de carga y requieren que las baterías se abran, destruyendo así la estructura de las dendritasy alterando la química de la célula.
"El método examina el espacio y los materiales alrededor de las dendritas, en lugar de las dendritas mismas", explica Andrew Ilott, un becario postdoctoral de la NYU y autor principal del artículo. "Como resultado, el método es más universal. Además, podemos examinarestructuras formadas por otros metales, como, por ejemplo, sodio o magnesio, materiales que actualmente se consideran alternativas al litio.Las imágenes en 3D nos brindan información particular sobre la morfología y el alcance de las dendritas que pueden crecer bajo diferentes condiciones de funcionamiento de la batería."
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Nueva York . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :