Avances en baterías: explorar con rayos X para mayor duración y eficiencia.

MadridLos recientes avances en tecnología de baterías están mejorando el almacenamiento de energía gracias al uso de técnicas avanzadas de microscopía de rayos X. Los científicos buscan aumentar la capacidad de las baterías de iones de litio, enfocándose en los óxidos de metales de transición ricos en litio en capas (LRTMO) para los cátodos de las baterías. Estos materiales tienen un gran potencial energético, pero tienden a deteriorarse rápidamente tras múltiples ciclos de carga. Investigadores de diversas instituciones chinas, junto con expertos en microscopía de rayos X de BESSY II, estudian los cambios estructurales y químicos que provocan este rápido envejecimiento.

Investigadores en BESSY II están utilizando una herramienta especial llamada microscopio de rayos X de transmisión (TXM) para examinar de cerca los diminutos componentes de los materiales de las baterías. Este nuevo método les permite investigar:

• Tomografía 3D y nanospectroscopía de materiales.
• Visualización de distorsiones en la red local y transiciones de fase a escala nanométrica.
• Imágenes de niveles de energía específicas de elementos, proporcionando una vista tridimensional de las estructuras.

Estas nuevas técnicas están transformando nuestra comprensión de las baterías de iones de litio a un nivel microscópico. El estudio de rayos X del Dr. Peter Guttmann, junto con otras pruebas detalladas, ofrece información crucial. Parece ser que una carga lenta provoca cambios no deseados y pérdida de oxígeno, mientras que una carga rápida ocasiona alteraciones estructurales y una distribución desigual de los iones de litio. Este análisis detallado de los cambios en las baterías ayuda a los investigadores a diseñar baterías que duren más y funcionen mejor.

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Este estudio es crucial no solo por razones académicas. A medida que la demanda de almacenamiento eficiente de energía aumenta a nivel mundial, las industrias buscan baterías duraderas y de larga duración. Comprender el comportamiento estructural y químico de los LRTMOs permite a los fabricantes desarrollar cátodos que mantienen su estabilidad a lo largo de numerosos ciclos de carga. Esto podría conducir a baterías más resistentes para vehículos eléctricos, dispositivos electrónicos portátiles y sistemas de almacenamiento de energía renovable.

La investigación enfatiza la importancia de estudiar el comportamiento de los materiales en tiempo real durante la carga y descarga de baterías. Los científicos utilizan la microscopía de rayos X para identificar problemas y desarrollar soluciones. Este trabajo tiene como objetivo hacer que las baterías sean más resistentes, eficientes y fundamentales para la energía sostenible.