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¿Qué sigue Watt? El estudio de Oxford puede desbloquear baterías que
Investigadores de la Universidad de Oxford han descubierto cómo fallan las baterías de estado sólido de metal de litio (Li-SSB), lo que podría allanar el camino para baterías EV mejoradas. El equipo identificó que la formación y el crecimiento de "dendritas" provocan un cortocircuito en las baterías, información que podría ayudar a abordar los obstáculos tecnológicos en el desarrollo de baterías de estado sólido.
Un nuevo estudio ha revelado los mecanismos que hacen que las baterías de estado sólido de metal de litio fallen.
Los investigadores utilizaron un método de imágenes de alta resolución para visualizar las baterías con un detalle sin precedentes durante la carga.
Los nuevos conocimientos podrían ayudar a superar los problemas técnicos con las baterías de estado sólido, desbloqueando una tecnología revolucionaria para los vehículos eléctricos de y la aviación.
Las baterías de vehículos eléctricos (EV) significativamente mejoradas podrían estar un paso más cerca gracias a un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Oxford, publicado el 7 de junio en Nature. El uso de técnicas de imagen avanzadas reveló mecanismos que causan fallas en las baterías de estado sólido de metal de litio (Li-SSB). Si estos pueden superarse, las baterías de estado sólido que utilizan ánodos de metal de litio podrían ofrecer una mejora radical en el alcance, la seguridad y el rendimiento de la batería EV, y ayudar a avanzar en la aviación eléctrica.
Uno de los coautores principales del estudio, Dominic Melvin, estudiante de doctorado en el Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, dijo: “El progreso de las baterías de estado sólido con ánodos de metal de litio es uno de los desafíos más importantes que enfrenta el avance de las tecnologías de baterías. . Si bien las baterías de iones de litio de hoy en día seguirán mejorando, la investigación de las baterías de estado sólido tiene el potencial de ser una tecnología revolucionaria y de gran recompensa”.
Las Li-SSB se diferencian de otras baterías porque reemplazan el electrolito líquido inflamable de las baterías convencionales con un electrolito sólido y usan metal de litio como ánodo (electrodo negativo). El uso de electrolito sólido mejora la seguridad, y el uso de metal de litio significa que se puede almacenar más energía. Sin embargo, un desafío crítico con los Li-SSB es que son propensos a cortocircuitos cuando se cargan debido al crecimiento de "dendritas": filamentos de metal de litio que se agrietan a través del electrolito cerámico. Como parte del proyecto SOLBAT de la Institución Faraday, investigadores de los Departamentos de Ciencias de los Materiales, Química e Ingeniería de la Universidad de Oxford han llevado a cabo una serie de investigaciones en profundidad para comprender mejor cómo se produce este cortocircuito.
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¿Qué sigue Watt? El estudio de Oxford puede desbloquear baterías que "cambiarán el juego" para vehículos eléctricos y aviación
TEMAS:Tecnología de bateríasTransporteUniversidad de Oxford
Por UNIVERSIDAD DE OXFORD 18 DE JUNIO DE 2023
Arte abstracto del concepto de tecnología de batería
Los investigadores han utilizado técnicas de imagen avanzadas para comprender las causas de las fallas en las baterías de estado sólido de metal de litio (Li-SSB), según un estudio publicado en Nature. A diferencia de las baterías convencionales, las Li-SSB reemplazan el electrolito líquido inflamable por uno sólido y utilizan metal de litio como ánodo. Esto permite una mayor seguridad y más almacenamiento de energía, lo que podría revolucionar los sectores de los vehículos eléctricos (EV) y la aviación.
Investigadores de la Universidad de Oxford han descubierto cómo fallan las baterías de estado sólido de metal de litio (Li-SSB), lo que podría allanar el camino para baterías EV mejoradas. El equipo identificó que la formación y el crecimiento de "dendritas" provocan un cortocircuito en las baterías, información que podría ayudar a abordar los obstáculos tecnológicos en el desarrollo de baterías de estado sólido.
Un nuevo estudio ha revelado los mecanismos que hacen que las baterías de estado sólido de metal de litio fallen.
Los investigadores utilizaron un método de imágenes de alta resolución para visualizar las baterías con un detalle sin precedentes durante la carga.
Los nuevos conocimientos podrían ayudar a superar los problemas técnicos con las baterías de estado sólido, desbloqueando una tecnología revolucionaria para los vehículos eléctricos y la aviación.
Las baterías de vehículos eléctricos (EV) significativamente mejoradas podrían estar un paso más cerca gracias a un nuevo estudio dirigido por investigadores de la Universidad de Oxford, publicado el 7 de junio en Nature. El uso de técnicas de imagen avanzadas reveló mecanismos que causan fallas en las baterías de estado sólido de metal de litio (Li-SSB). Si estos pueden superarse, las baterías de estado sólido que utilizan ánodos de metal de litio podrían ofrecer una mejora radical en el alcance, la seguridad y el rendimiento de la batería EV, y ayudar a avanzar en la aviación eléctrica.
Uno de los coautores principales del estudio, Dominic Melvin, estudiante de doctorado en el Departamento de Materiales de la Universidad de Oxford, dijo: “El progreso de las baterías de estado sólido con ánodos de metal de litio es uno de los desafíos más importantes que enfrenta el avance de las tecnologías de baterías. . Si bien las baterías de iones de litio de hoy en día seguirán mejorando, la investigación de las baterías de estado sólido tiene el potencial de ser una tecnología revolucionaria y de gran recompensa”.
Las Li-SSB se diferencian de otras baterías porque reemplazan el electrolito líquido inflamable de las baterías convencionales con un electrolito sólido y usan metal de litio como ánodo (electrodo negativo). El uso de electrolito sólido mejora la seguridad, y el uso de metal de litio significa que se puede almacenar más energía. Sin embargo, un desafío crítico con los Li-SSB es que son propensos a cortocircuitos cuando se cargan debido al crecimiento de "dendritas": filamentos de metal de litio que se agrietan a través del electrolito cerámico. Como parte del proyecto SOLBAT de la Institución Faraday, investigadores de los Departamentos de Ciencias de los Materiales, Química e Ingeniería de la Universidad de Oxford han llevado a cabo una serie de investigaciones en profundidad para comprender mejor cómo se produce este cortocircuito.
Tomografía computarizada de rayos X con batería de estado sólido
Imágenes de tomografía computarizada de rayos X que muestran el crecimiento progresivo de una grieta de dendrita de litio dentro de una batería de estado sólido durante el proceso de carga. Crédito: Dominic Melvin, Naturaleza, 2023.
En este último estudio, el grupo utilizó una técnica de imagen avanzada llamada tomografía computarizada de rayos X en Diamond Light Source para visualizar la falla de las dendritas con un detalle sin precedentes durante el proceso de carga. El nuevo estudio de imágenes reveló que el inicio y la propagación de las grietas dendríticas son procesos separados, impulsados por distintos mecanismos subyacentes. Las grietas dendríticas se inician cuando el litio se acumula en los poros del subsuelo. Cuando los poros se llenan, la carga adicional de la batería aumenta la presión y provoca grietas. En contraste, la propagación ocurre cuando el litio solo llena parcialmente la grieta, a través de un mecanismo de apertura de cuña que abre la grieta desde atrás.
Esta nueva comprensión señala el camino a seguir para superar los desafíos tecnológicos de los Li-SSB. Dominic Melvin dijo: "Por ejemplo, si bien la presión en el ánodo de litio puede ser buena para evitar que se desarrollen espacios en la interfaz con el electrolito sólido en la descarga, nuestros resultados demuestran que demasiada presión puede ser perjudicial, haciendo que la propagación de las dendritas y el cortocircuito en cobrando más probable.”
Sir Peter Bruce, presidente de Wolfson, profesor de materiales en la Universidad de Oxford, científico jefe de la Institución Faraday y autor correspondiente del estudio, dijo: "El proceso por el cual un metal blando como el litio puede penetrar una cerámica dura altamente densa electrolito ha demostrado ser difícil de entender con muchas contribuciones importantes de excelentes científicos de todo el mundo. Esperamos que los conocimientos adicionales que hemos obtenido ayuden al progreso de la investigación de baterías de estado sólido hacia una pra.
