Las dendritas son subproductos destructivos del ciclo de carga y descarga de baterías de iones de litio. Estos diminutos depósitos se forman entre el ánodo y el cátodo de la batería, acumulando con el tiempo. Inevitablemente, disminuyen la duración de la batería. Más problemático es el riesgo de que la batería se incendie. En la búsqueda de baterías más seguras y duraderas, especialmente para autos eléctricos, camiones y planos:los investigadores continúan explorando métodos para suprimir la formación de dendritas.

Investigadores de la Universidad Carnegie Mellon han descubierto que los cristales líquidos se pueden usar como electrolitos con ánodos de metal de litio en baterías para suprimir el crecimiento de dendrita. Los cristales líquidos representan una nueva clase de materiales que tienen propiedades diferentes a las de los líquidos y sólidos convencionales. La supresión de las dendritas ocurre debido a la tendencia de las moléculas de cristal líquido a alinearse en una disposición ordenada.

En los hallazgos publicados en el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias , el equipo de investigación propuso varios criterios de diseño para seleccionar cristales líquidos como electrolitos de batería que pueden permitir el buen funcionamiento de las baterías de metal de litio.

"Este conjunto completo de reglas de diseño de nivel molecular allanará el camino hacia la realización de esta nueva clase de electrolitos para baterías prácticas de metal de litio, "dijo Venkat Viswanathan, profesor asociado de ingeniería mecánica en Carnegie Mellon.

"Las baterías con mayor densidad de energía son fundamentales para permitir la electrificación masiva del transporte. Los ánodos de metal de litio ofrecen un enfoque prometedor para mejorar la densidad de energía de las baterías, pero la formación de dendrita afecta la seguridad y el ciclo de vida de los ánodos de metal de litio, "dijo Zeeshan Ahmad, el autor principal del artículo.

Los hallazgos se basan en el trabajo anterior del equipo de investigación sobre la supresión de dendrita utilizando electrolitos sólidos. Aunque los electrolitos sólidos proporcionan una supresión de dendrita superior, tienen conductividades de iones de litio más lentas y no se pueden integrar fácilmente en las baterías de iones de litio actuales. Líquidos por otra parte, tienen una conductividad más rápida pero no pueden suprimir las dendritas.

Los materiales de cristal líquido se encuentran en algún punto intermedio porque poseen algún orden de orientación pero ningún orden posicional como los sólidos. Se integran fácilmente en las baterías de iones de litio actuales, son más seguros, y ofrecen supresión espontánea de dendrita.

Los cristales líquidos tienen una desventaja:su estabilidad no es actualmente tan buena como la de los electrolitos líquidos actuales. El siguiente paso en esta línea de investigación es examinar más a fondo los materiales cristalinos líquidos para que puedan satisfacer todos los criterios de diseño para futuras baterías.