Investigadores de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) han realizado un descubrimiento crucial en el ámbito de las baterías de litio. Este avance se centra en los dendritas, estructuras metálicas microscópicas que pueden causar cortocircuitos, lo que podría llevar a incendios o explosiones. El equipo ha revelado que estas formaciones no solo se desarrollan en los electrodos, sino también dentro de los electrolitos poliméricos utilizados en las baterías.
Las baterías de metal-litio son consideradas como una solución prometedora para el almacenamiento energético, ya que ofrecen mayor energía en un espacio reducido y con menor peso. Sin embargo, el crecimiento incontrolado de dendritas representa un obstáculo significativo para su desarrollo. Hasta ahora, se creía que el uso de electrolitos sólidos, incluidos los poliméricos, era una estrategia eficaz para limitar este fenómeno.
Un hallazgo inesperado sobre los dendritas
El investigador Fabian Apfelbeck, quien trabaja bajo la supervisión del profesor Peter Müller-Buschbaum, explica: “Los electrolitos son esenciales en una batería porque permiten el transporte de iones de litio entre los electrodos, facilitando así el flujo eléctrico”. Los electrolitos poliméricos presentan ventajas sobre los líquidos, como la reducción del riesgo de fugas o incendios y la separación efectiva de los electrodos para prevenir cortocircuitos.
No obstante, las mediciones realizadas por el equipo han mostrado que el crecimiento de dendritas puede ocurrir directamente dentro del electrolito polimérico, es decir, en el material diseñado para proteger contra estos peligros. Esta revelación pone en tela de juicio una suposición fundamental en la investigación sobre baterías.
Nuevas metodologías para observar cambios internos
El profesor Müller-Buschbaum señala que este nuevo conocimiento permitirá desarrollar materiales que eviten estos procesos cristalinos internos, contribuyendo a crear sistemas de almacenamiento energético más eficientes y seguros. Para llevar a cabo sus investigaciones, el equipo utilizó una técnica avanzada conocida como experimentos de dispersión de rayos X con enfoque nanométrico (WAXS), realizada en el Deutsches Elektronen-Synchrotron (DESY) en Hamburgo.
Con un rayo X de solo 350 nanómetros de diámetro, lograron observar por primera vez las transformaciones microscópicas dentro del electrolito polimérico durante el funcionamiento de la batería. Utilizaron una celda miniaturizada creada específicamente para permitir la observación bajo condiciones reales.
Publicación y futuro del estudio
Este trabajo ha sido publicado recientemente en la revista Nature Communications. La investigación fue parte del proyecto del cluster de excelencia e-conversion, centrado en las bases para la conversión y almacenamiento energético. Además, recibió apoyo del Consejo Alemán de Investigación (DFG), así como otras instituciones relacionadas con tecnologías solares.
La comunidad científica espera que estos hallazgos no solo mejoren la comprensión sobre las limitaciones actuales de las baterías, sino que también impulsen innovaciones significativas hacia soluciones energéticas más seguras y sostenibles.
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