La resonancia magnética (MRI) puede proporcionar una forma eficaz de apoyar el desarrollo de la próxima generación de baterías recargables de alto rendimiento. según una investigación dirigida por la Universidad de Birmingham.

La técnica, que fue desarrollado para detectar el movimiento y la deposición de iones metálicos de sodio dentro de una batería de sodio, permitirá una evaluación más rápida de los nuevos materiales de la batería, y ayudar a acelerar el camino hacia el mercado de este tipo de baterías.

Las baterías de sodio son ampliamente reconocidas como un candidato prometedor para reemplazar las baterías de iones de litio, Actualmente se utiliza ampliamente en dispositivos como la electrónica portátil y los vehículos eléctricos. Varios de los materiales necesarios para producir baterías de iones de litio son elementos críticos o estratégicos y, por lo tanto, los investigadores están trabajando para desarrollar tecnologías alternativas y más sostenibles.

Aunque el sodio parece tener muchas de las propiedades necesarias para producir una batería eficiente, existen desafíos para optimizar el rendimiento. Entre ellos, la clave es comprender cómo se comporta el sodio dentro de la batería a medida que pasa por su ciclo de carga y descarga, permitiendo identificar los puntos de falla y los mecanismos de degradación.

Un equipo, dirigido por la Dra. Melanie Britton en la Facultad de Química de la Universidad de Birmingham, ha desarrollado una técnica, con investigadores de la Universidad de Nottingham, que utiliza una resonancia magnética para monitorear cómo funciona el sodio en funcionamiento.

El equipo de investigación también incluyó a científicos del grupo de materiales energéticos de la Escuela de Metalurgia y Materiales de la Universidad de Birmingham. y del Imperial College London. Sus resultados se publican en Comunicaciones de la naturaleza .

Esta técnica de imágenes permitirá a los científicos comprender cómo se comporta el sodio cuando interactúa con diferentes materiales de ánodo y cátodo. También podrán monitorear el crecimiento de las dendritas, estructuras similares a ramas que pueden crecer dentro de la batería con el tiempo y hacer que falle. o incluso prenderse fuego.

"Debido a que la batería es una celda sellada, cuando sale mal, puede ser difícil ver cuál es la falla, "explica el Dr. Britton." Desarmar la batería introduce cambios internos que dificultan ver cuál era el defecto original o dónde ocurrió. Pero utilizando la técnica de resonancia magnética que hemos desarrollado, De hecho, podemos ver lo que sucede dentro de la batería mientras está en funcionamiento, dándonos información sin precedentes sobre cómo se comporta el sodio ".

Esta técnica nos da información sobre el cambio dentro de los componentes de la batería durante el funcionamiento de una batería de iones de sodio, que actualmente no están disponibles para nosotros a través de otras técnicas. Esto nos permitirá identificar métodos para detectar mecanismos de falla a medida que ocurren, brindándonos información sobre cómo fabricar baterías de mayor duración y rendimiento.

Las técnicas utilizadas por el equipo se diseñaron por primera vez en colaboración con investigadores del Centro de imágenes Sir Peter Mansfield de la Universidad de Nottingham, que fue financiado por el Fondo de Colaboración Estratégica de Birmingham-Nottingham. Este proyecto tenía como objetivo desarrollar la exploración por resonancia magnética de isótopos de sodio como una técnica de imágenes médicas y el equipo pudo adaptar estos protocolos para su uso en imágenes de batería. El desarrollo de materiales novedosos y la caracterización analítica es un enfoque principal del Centro de Almacenamiento de Energía de Birmingham y del Centro de Elementos Críticos y Materiales Estratégicos de Birmingham dentro del Instituto de Energía de Birmingham.