Las baterías de iones de litio a menudo desarrollan estructuras en forma de aguja entre los electrodos que pueden provocar un cortocircuito en las baterías y, a veces, causar incendios. Ahora, un equipo internacional de investigadores ha encontrado una forma de crecer y observar estas estructuras para comprender formas de detener o prevenir su aparición.
"Es difícil detectar la nucleación de tal bigote y observar su crecimiento porque es pequeño", dijo Sulin Zhang, profesor de ingeniería mecánica, Penn State. "La reactividad extremadamente alta del litio también hace que sea muy difícil experimentar experimentalmenteexaminar su existencia y medir sus propiedades "
Los bigotes y las dendritas de litio son estructuras en forma de aguja de solo unos pocos cientos de nanómetros de espesor que pueden crecer desde el electrodo de litio a través de electrolitos líquidos o sólidos hacia el electrodo positivo, acortando la batería y a veces causando fuego.
El equipo colaborativo de China, Georgia Tech y Penn State cultivó con éxito bigotes de litio dentro de un microscopio electrónico de transmisión ambiental ETEM utilizando una atmósfera de dióxido de carbono. La reacción de dióxido de carbono con litio forma una capa de óxido que ayuda a estabilizar los bigotes.
Reportan sus resultados en línea esta semana en Nanotecnología de la naturaleza . El documento es "Revelando el crecimiento y la generación de estrés de los bigotes de litio por ETEM-AFM in situ".
Innovadoramente, el equipo usó una punta de microscopio de fuerza atómica AFM como contraelectrodo y la técnica integrada ETEM-AFM permite obtener imágenes simultáneas del crecimiento del bigote y medir el estrés de crecimiento. Si el estrés de crecimiento es demasiado alto, seríapenetrar y fracturar el electrolito sólido y permitir que los bigotes sigan creciendo y eventualmente cortocircuitar la célula.
"Ahora que conocemos el límite del estrés de crecimiento, podemos diseñar los electrolitos sólidos en consecuencia para evitarlo", dijo Zhang. Las baterías de estado sólido basadas en metal de litio son deseables debido a una mayor seguridad y una mayor densidad de energía.
Esta nueva técnica será bien recibida por las comunidades de mecánica y electroquímica y será útil en muchas otras aplicaciones, dijo Zhang.
El siguiente paso para el equipo es observar la dendrita a medida que se forma contra un electrolito de estado sólido más realista bajo TEM para ver exactamente qué sucede.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Original escrito por Walt Mills. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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