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Los científicos del proyecto SOLBAT del Instituto Faraday han dado un paso significativo en la comprensión de cómo y por qué fallan las baterías de estado sólido (SSB). Artículo publicado en Materiales de la naturaleza El 22 de abril presenta respuestas a una pieza importante del rompecabezas científico.
Para realizar cambios escalonados en un vehículo eléctrico (EV) batería Alcance y seguridad a menor costo, nuevas tecnologías de baterías que están “fuera de alcance”. iones de litio“Para ser entrenado. Los SSB son una de esas tecnologías prometedoras, pero la introducción en el mercado masivo se ha visto frenada por varios desafíos técnicos clave que hacen que la batería falle durante la carga y descarga.
Los SSB pueden causar un cortocircuito cuando se recargan y descargan. Una de las causas bien reconocidas de falla de la batería es el desarrollo de dendritas, ramas de la red iluminado que crecen por electrolito sólido mientras se carga la batería. Abordar estos dos desafíos tiene el potencial de marcar el comienzo de una nueva era de tecnología SSB. vehículos eléctricos.
Científicos de los Departamentos de Materiales, Química e Ingeniería de la Universidad de Oxford, en colaboración con Diamond Light Source y el Instituto Paul Scherrer en Suiza, han obtenido pruebas sólidas para respaldar una de las dos teorías en competencia sobre el mecanismo del crecimiento de dendrita de metal litio en electrolitos cerámicos que conducen a un cortocircuito. ciclos a altas tasas de hilo dental.
Los investigadores utilizaron técnica de imagen similar a la utilizada en los escáneres TAC médicos (tomografía computarizada de rayos X) junto con difracción de rayos X mapeada espacialmente para visualizar y caracterizar el crecimiento de fracturas y dendritas profundas en una batería de estado sólido en funcionamiento.
En primer lugar, se forman primero fracturas ahusadas en forma de orificios en el electrolito adyacente al ánodo de litio plateado. La grieta se propaga a lo largo de un camino donde la porosidad supera el valor medio de la cerámica. Luego, el litio metálico se deposita a lo largo de la fractura y esta penetración hace que la fractura se propague ensanchando la fractura desde la parte posterior. El frente de la fractura se propaga antes de la deposición del litio y no hay litio presente al final de la fractura. Solo más tarde, cuando las placas de litio a lo largo de todo el espacio, la celda finalmente se cortocircuita.
Ziyang Ning et al., Visualización de grietas inducidas por galvanoplastia en celdas de electrolito de litio con un ánodo de litio, Materiales de la naturaleza (2021). DOI: 10.1038 / s41563-021-00967-8
Proporcionado por la Institución Faraday