Este microscopio será clave para crear mejores baterías de litio

Cientificos de la Universidad de Cambridge han desarrollado una nueva herramienta de trabajo que permite entender mejor las complejidades que presentan las baterías de litio y así mejorar el funcionamiento y rendimiento de estas. Una técnica de microscopía de bajo coste ha permitido obtener imágenes de iones de litio en acción. Con esto, el equipo de investigación espera poder desarrollar de forma más rápida smartphones y vehículos eléctricos que se carguen en mucho menos tiempo que lo que tardan actualmente.

Según Cristoph Schedermann, coautor del estudio, lo ideal para una batería es o su poco tiempo de carga o que pueda almacenar mucha más energía. Sin embargo, combinar estas dos características no es tan fácil. También ha asegurado que hay que entender lo que sucede en el interior de una batería para hacer que estas sean mejores.

Una tecnología costosa

En la actualidad observar el interior de las baterías de litio es muy costoso, ya que solo se pueden utilizar máquinas de gran potencia como microscopios electrónicos o máquinas de rayos X de sincrotrón, que son mucho más potentes que los rayos X tradicionales. Esto provoca que no haya una forma viable de estudiar los procesos que suceden dentro de las baterías de litio. Aunque se lleven utilizando durante décadas estas baterías, eso no quiere decir que a día de hoy se entienda al 100% su funcionalidad.

Batería de litio

El equipo de Cambridge consiguió imágenes de partículas individuales en el interior de un electrodo de óxido de cobalto y litio en tiempo real, lo cual reveló algunos comportamientos interesantes. Esto se consiguió gracias a la aplicación de una técnica conocida como microscopía de dispersión interferométrica, que crea imágenes de objetos diminutos mediante el uso de un haz de referencia para interactuar y mediar la luz que dispersan.

La importancia de la velocidad de carga

Descubrieron que la velocidad de carga del dispositivo influía cuando los iones de litio y entraban y salían a medida que la batería se cargaba y descargaba. Aunque este es un primer paso para aumentar el rendimiento de las baterías, aún se está lejos de conseguir un avance definitivo.

Si la batería estaba cargando, la velocidad depende de lo veloz que pueden pasar los iones de litio a través de las partículas de material activo. En cambio, si se está descargando, la velocidad depende de lo rápido que se inserten los iones en los bordes. En caso de que los investigadores pudieran controlar estos dos mecanismos, se podría conseguir que las baterías de litio se cargaran mucho más rápido.

Microscopio

Este estudio podrá ayudar también a entender con mejor detalle las funcionalidades de las baterías, conduciendo a que los científicos puedan explorar materiales de batería avanzados y realizar un seguimiento de su rendimiento, fabricando dispositivos que carguen mas rápido, sean más seguros y retengan más energía. Se espera que esta técnica se pueda utilizar para estudiar en el futuro los materiales de las baterías.