Ver cómo se mueven los iones de litio en tiempo real, vital para las baterías de próxima generación

Los coches eléctricos plantean dudas a los conductores. No por sus prestaciones, sino por sus baterías. No almacenan mucha energía y, además, cuesta mucho tiempo cargarlas. Las batería ideal sería aquella que lograse aunar ambas capacidades.

Para hacer nuevas baterías, con nuevos materiales, o incluso mejorar la tecnología actual, es necesario comprender qué sucede dentro de ellas. Y es aquí donde entran los investigadores de la Universidad de Cambridge, que han desarrollado una técnica de microscopía novedosa (de bajo costo, además), que ofrece imágenes únicas de los iones de litio en acción.

La observación de las baterías de litio en acción actualmente solo es posible con equipos costosos y sofisticados, como microscopios electrónicos o máquinas de rayos X de sincrotrón extremadamente potentes, que son cientos de miles de veces más intensas que los rayos X típicos. No es un modo viable para que los científicos estudien los procesos que ocurren dentro de las baterías de litio en condiciones del mundo real, en tiempo real.

Para estudiar realmente lo que está sucediendo dentro de una batería, se necesitra un microscopio que haga dos cosas a la vez: observar cómo las baterías se cargan y descargan durante varias horas... y al mismo tiempo capturar procesos que ocurren muy rápido dentro de la batería.

Los científicos de Cambridge aprovecharon una tecnología llamada microscopía de dispersión interferométrica, que crea imágenes de objetos diminutos empleando un rayo de referencia para interactuar y medir la luz que dispersan. Esto permite obtener imágenes de partículas individuales dentro de un electrodo de óxido de cobalto y litio en tiempo real

Ya se han descubierto algunos comportamientos interesantes, como ver entrar y salir a los iones de litio a medida que la batería se cargaba y descargaba, influyendo en la velocidad de carga del dispositivo. Por ahora simplemente lo han visto, pero es el necesario primer paso para conseguir aumentar el rendimiento de las baterías.

El Dr. Akshay Rao, quien dirigió la investigación cuenta que «al cargar, la velocidad depende de cuán rápido pueden pasar los iones de litio a través de las partículas de material activo. Al descargar, la velocidad depende de qué tan rápido se inserten los iones en los bordes. Si podemos controlar estos dos mecanismos, las baterías de iones de litio podrían cargarse mucho más rápido «.

Esta técnica de imagen permitirá investigaciones mucho más sencillas sobre los detalles más finos, probar materiales de batería avanzados y realizar un seguimiento de su rendimiento. En unos años deberíamos ver dispositivos más seguros, que se cargan más rápido y retienen más energía.

Vía: Nature

Fuente: Universidad de Cambridge