Investigadores de la Universidad de Lancaster han sido pioneros en una técnica para observar la estructura interna en 3D de las baterías recargables por primera vez.

La investigación, publicada en Nature Communications, está dirigida por el profesor Oleg Kolosov del Departamento de Física de Lancaster en colaboración con University College London y NEXGENNA Faraday Institution Consortium.

El equipo utilizó una nueva técnica basada en microscopía nanorreológica 3D (3DNRM) para visualizar la nanoestructura 3D dentro de las baterías recargables, desde la doble capa eléctrica a escala molecular hasta la capa superficial electroquímica de espesor nanométrico en la superficie del ánodo de grafito en una batería de litio. batería de iones

Por primera vez, esto permitió la observación directa de la progresión de toda la estructura tridimensional de la interfaz eléctrica sólida (SEI), una capa de pasivación a nanoescala formada en la interfaz electrodo-electrolito de la batería, que predetermina las propiedades clave de la batería.

Los autores pudieron revelar predictores clave de la formación de la capa SEI en una interacción compleja de estructuras eléctricas de doble capa de dimensión molecular, propiedades superficiales de las capas de carbono y la interacción entre el solvente y los iones de litio en el electrolito.

La nanoarquitectura de las interfaces sólido-líquido es fundamental para las baterías de alto rendimiento, pero ha sido difícil caracterizar las interfaces de reacción dentro de las baterías debido a su inherente inaccesibilidad.

El Dr. Yue Chen de la Universidad de Lancaster, quien es el autor principal, dijo : « Hasta ahora, comprender el mecanismo de formación de SEI sigue siendo un área muy desafiante y menos explorada debido a la falta de una técnica de caracterización interfacial capaz tanto de resolución como de operación a nanoescala ». el entorno de trabajo de la batería ».

Esto abre una amplia gama de áreas para la nueva técnica, desde el almacenamiento de energía y la ingeniería química hasta las aplicaciones biomédicas.