04.05.2020 - University of Birmingham

La resonancia magnética ayuda al diseño de la próxima generación de baterías

La técnica permitirá una evaluación más rápida de los nuevos materiales de las baterías

La resonancia magnética (RM) puede ser una forma eficaz 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 hacia el mercado.

Las baterías de sodio son ampliamente reconocidas como un candidato prometedor para sustituir a las baterías de iones de litio, que actualmente se utilizan ampliamente en dispositivos como aparatos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos. Varios de los materiales necesarios para producir baterías de iones de litio son elementos críticos o estratégicos y, por lo tanto, los investigadores están trabajando para desarrollar tecnologías alternativas y más sostenibles.

Aunque el sodio parece tener muchas de las propiedades necesarias para producir una batería eficiente, hay desafíos para optimizar el rendimiento. Entre ellos, es clave comprender cómo se comporta el sodio dentro de la batería a medida que atraviesa su ciclo de carga y descarga, lo que permite identificar los puntos de fallo y los mecanismos de degradación.

Un equipo, dirigido por la Dra. Melanie Britton en la Escuela de Química de la Universidad de Birmingham, ha desarrollado una técnica, con investigadores de la Universidad de Nottingham, que utiliza el escaneo por resonancia magnética para monitorear cómo se desempeña el sodio en el operando.

El equipo de investigación también incluyó a científicos del grupo de materiales energéticos de la Escuela de Metalurgia y Materiales de la Universidad de Birmingham, y del Imperial College London. Sus resultados se publican en Nature Communications.

Esta técnica de imágenes permitirá a los científicos entender cómo se comporta el sodio al interactuar con diferentes materiales de ánodos y cátodos. También podrán monitorear el crecimiento de las dendritas - estructuras similares a ramas que pueden crecer dentro de la batería con el tiempo y hacer que falle, o incluso que se incendie.

"Como la batería es una célula sellada, cuando se estropea puede ser difícil ver cuál es el fallo", explica el Dr. Britton. "Desmontar la batería introduce cambios internos que hacen difícil ver cuál fue el fallo original o dónde ocurrió. Pero usando la técnica de resonancia magnética que hemos desarrollado, podemos ver realmente lo que está pasando dentro de la batería mientras está operativa, dándonos una visión sin precedentes de cómo se comporta el sodio".

Esta técnica nos proporciona información sobre el cambio que se produce en los componentes de la batería durante el funcionamiento de una batería de iones de sodio, de la que actualmente no disponemos mediante otras técnicas. Esto nos permitirá identificar los métodos para detectar los mecanismos de fallo a medida que se producen, lo que nos dará una idea de cómo fabricar baterías de mayor duración y rendimiento.

  • Britton et al.; "Operando visualisation of battery chemistry in a sodium ion battery by 23Na magnetic resonance imaging"; Nature Communications; 2020

Nota: Este artículo ha sido traducido utilizando un sistema informático sin intervención humana. LUMITOS ofrece estas traducciones automáticas para presentar una gama más amplia de noticias de actualidad. Como este artículo ha sido traducido con traducción automática, es posible que contenga errores de vocabulario, sintaxis o gramática. El artículo original en Inglés se puede encontrar aquí.

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