Las baterías con ánodos de litio metálicos ofrecen una mayor eficiencia en comparación con las baterías de iones de litio convencionales debido a su mayor capacidad. Sin embargo, preocupaciones de seguridad y una corta vida útil se interponen en el camino. Para analizar mejor las causas de mal funcionamiento y falla prematura de tales baterías, Los investigadores han desarrollado una técnica que visualiza la distribución de litio activo en el ánodo y diferencia entre dendritas y litio "muerto". Como se informó en la revista Angewandte Chemie , la técnica utiliza un tinte fluorescente.

A medida que se descarga una batería de ánodo de litio, el ánodo libera electrones al circuito e iones de litio cargados positivamente al electrolito. A medida que se recarga la batería, este proceso se invierte, depositando litio de nuevo en el ánodo. Desafortunadamente, la deposición no es uniforme y puede conducir a la formación de estructuras ramificadas conocidas como dendritas, que pueden llegar a ser tan grandes que provocan un cortocircuito. Además, su mayor superficie aumenta las reacciones secundarias no deseadas entre el litio y los componentes del electrolito, que desactiva el litio. En el final, algunas dendritas consisten enteramente en este litio "muerto". Aunque tanto las dendritas como el litio muerto impiden la energía de la batería, cada uno tiene un efecto completamente diferente sobre el ánodo. Debido a que la morfología es la misma en ambos casos, hasta ahora no ha sido posible diferenciarlos con técnicas de microscopía convencionales.

Para comprender mejor los procesos indeseables que ocurren en los ánodos de litio, investigadores que trabajan con Shougang Chen, Shanmu Dong, y Guanglei Cui en la Academia de Ciencias de China y la Universidad Oceánica de China en Qingdao (China), ahora han desarrollado una técnica novedosa que les permite analizar la distribución de especies de litio activas en la superficie del ánodo y diferenciar entre dendritas de litio y productos secundarios.

Las superficies de los ánodos de litio usados ​​están recubiertas con un tinte fluorescente llamado 9, 10-dimetilantraceno (DMA). El litio reacciona con DMA, apagando su fluorescencia. Por lo tanto, las áreas con litio activo aparecen oscuras, mientras que las áreas con especies de litio inactivas continúan emitiendo fluorescencia. La morfología del ánodo no se ve afectada.

Para que las baterías de metal de litio se utilicen de forma segura, Es muy importante identificar las causas de averías potencialmente peligrosas. Con este nuevo método, es posible detectar dendritas que han provocado el fallo de una batería de litio. En el desarrollo de nuevas baterías, esta técnica también ayuda a la búsqueda de mejores electrolitos y proporciona predicciones sobre la deposición irregular de litio. Identificar los lugares donde se forman preferentemente las dendritas de litio puede ayudar a optimizar la estructura de las baterías nuevas.