Las baterías de iones de litio tienen muchas ventajas.Se cargan rápidamente, tienen una alta densidad de energía y pueden cargarse y descargarse repetidamente.

Sin embargo, tienen un inconveniente importante: son propensos a sufrir cortocircuitos.Esto ocurre cuando se forma una conexión entre los dos electrodos dentro de la celda.Un cortocircuito puede provocar una pérdida repentina de voltaje o una descarga rápida de alta corriente, lo que provoca que la batería falle.En casos extremos, un cortocircuito puede provocar que una celda se sobrecaliente, se incendie o incluso explote.

Una de las principales causas de los cortocircuitos son las estructuras cristalinas rugosas con forma de árbol llamadasdendritasque se puede formar en la superficie de uno de los electrodos.Cuando las dendritas crecen a lo largo de la celda y hacen contacto con el otro electrodo, secortocircuitopuede ocurrir.

Utilizando la fuente de luz canadiense (CLS) de la Universidad de Saskatchewan (USask), investigadores de la Universidad de Alberta (UAlberta) han ideado un enfoque prometedor para prevenir la formación de dendritas en baterías de iones de litio de estado sólido.Descubrieron que agregar una capa rica en estaño entre el electrodo y el electrolito ayuda a esparcir el litio cuando se deposita en la batería, creando una superficie lisa que suprime la formación de dendritas.

Los resultados sonpublicadoen el diarioInterfaces y materiales aplicados de ACS.El equipo también descubrió que la celda modificada con la estructura rica en estaño puede operar a una corriente mucho más alta y soportar muchos más ciclos de carga y descarga que una celda normal.

El investigador Lingzi Sang, profesor asistente en la Facultad de Ciencias (Química) de la Universidad de Alberta, dice que el CLS jugó un papel clave en la investigación.

"La línea de luz HXMA nos permitió ver a nivel estructural de un material lo que estaba sucediendo en la superficie del litio en una batería en funcionamiento", dice Sang."Como químico, lo que encuentro más intrigante es que pudimos acceder a la estructura exacta de estaño que introdujimos en la interfaz, que puede suprimir las dendritas y solucionar este problema de cortocircuito".

En un artículo relacionado que el equipo publicó a principios de este año, demostraron que agregar una capa protectora de estaño también suprimía la formación de dendritas en electrolitos líquidos.baterías de iones de litio.

Este novedoso enfoque tiene un potencial considerable paraaplicaciones industriales, según Sand."Nuestro siguiente paso es tratar de encontrar un enfoque sostenible y rentable para aplicar lacapa protectoraen la producción de baterías", añade Sang.