La resonancia magnética MRI puede proporcionar una forma efectiva de apoyar el desarrollo de la próxima generación de baterías recargables de alto rendimiento, según una investigación dirigida por la Universidad de Birmingham.
La técnica, que fue desarrollada para detectar el movimiento y la deposición de iones metálicos de sodio dentro de una batería de sodio, permitirá una evaluación más rápida de los nuevos materiales de la batería y ayudará a acelerar la ruta de este tipo de batería al mercado.
Las baterías de sodio son ampliamente reconocidas como un candidato prometedor para reemplazar las baterías de iones de litio, actualmente ampliamente utilizadas en dispositivos como la electrónica portátil y los vehículos eléctricos. Varios de los materiales necesarios para producir baterías de iones de litio son elementos críticos o estratégicos y, por lo tanto, los investigadoresestán trabajando para desarrollar tecnologías alternativas y más sostenibles.
Aunque el sodio parece tener muchas de las propiedades requeridas para producir una batería eficiente, existen desafíos para optimizar el rendimiento. La clave es comprender cómo se comporta el sodio dentro de la batería a medida que pasa por su ciclo de carga y descarga, lo que permitepuntos de falla y mecanismos de degradación a ser identificados.
Un equipo, dirigido por la Dra. Melanie Britton en la Facultad de Química de la Universidad de Birmingham, ha desarrollado una técnica, con investigadores de la Universidad de Nottingham, que utiliza la exploración por resonancia magnética para controlar cómo funciona el sodio en el operando.
El equipo de investigación también incluyó científicos del grupo de materiales de Energía en la Escuela de Metalurgia y Materiales de la Universidad de Birmingham, y del Imperial College London. Sus resultados se publican en Comunicaciones de la naturaleza .
Esta técnica de imagen permitirá a los científicos comprender cómo se comporta el sodio al interactuar con diferentes materiales anódicos y catódicos. También podrán monitorear el crecimiento de las dendritas, estructuras en forma de rama que pueden crecer dentro de la batería con el tiempo yhacer que falle o incluso incendiarse
"Debido a que la batería es una celda sellada, cuando sale mal, puede ser difícil ver cuál es la falla", explica el Dr. Britton. "Desmontar la batería introduce cambios internos que dificultan ver cuál era la falla original".o dónde ocurrió. Pero usando la técnica de resonancia magnética que hemos desarrollado, en realidad podemos ver lo que sucede dentro de la batería mientras está en funcionamiento, lo que nos brinda una visión sin precedentes de cómo se comporta el sodio ".
Esta técnica nos brinda información sobre el cambio dentro de los componentes de la batería durante el funcionamiento de una batería de iones de sodio, que actualmente no están disponibles para nosotros a través de otras técnicas. Esto nos permitirá identificar métodos para detectar mecanismos de falla a medida que suceden, dándonosinformación sobre cómo fabricar baterías de mayor duración y mayor rendimiento.
Las técnicas utilizadas por el equipo se diseñaron por primera vez en colaboración con investigadores del Centro de Imágenes Sir Peter Mansfield de la Universidad de Nottingham, que fue financiado por el Fondo de Colaboración Estratégica Birmingham-Nottingham. Este proyecto tenía como objetivo desarrollar la exploración por resonancia magnética de isótopos de sodio comouna técnica de imagen médica y el equipo pudieron adaptar estos protocolos para su uso en imágenes de batería. El desarrollo de nuevos materiales y caracterización analítica es un enfoque principal del Centro de Birmingham para el Almacenamiento de Energía y el Centro de Birmingham para Elementos Críticos y Materiales Estratégicos dentro de BirminghamInstituto de Energía.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Birmingham . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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