Operando SEM de anodes Li y Li-Mg durante el despojo. Crédito: Nature Communications (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59567-8
La ansiedad de baja batería pronto puede ser un poco menos estresante gracias a un descubrimiento reciente por parte de investigadores de la Universidad de Houston.
Durante décadas, los científicos han luchado por comprender qué está sucediendo exactamente dentro de una batería de estado sólido en tiempo real, lo que ha dificultado la extensión de su vida. Ahora, un equipo de investigación de UH, en colaboración con investigadores de la Universidad de Brown, trabajó en torno a ese problema con la microscopía electrónica de escaneo de operando, una poderosa técnica de imagen de alta resolución. La técnica les ayudó a comprender por qué las baterías de estado sólido se descomponen y qué se podrían hacer para retrasar el proceso.
“Esta investigación resuelve un misterio de larga data sobre por qué las baterías de estado sólido a veces fallan”, dijo Yan Yao, el Hugh Roy y Lillie Cranz Cullen profesor distinguido de ingeniería eléctrica e informática en UH y el autor correspondiente de este estudio publicado en la revista Nature Communications. “Este descubrimiento permite que las baterías de estado sólido funcionen bajo una presión más baja, lo que puede reducir la necesidad de una carcasa externa voluminosa y mejorar la seguridad general”.
Antes de esta revelación, los científicos sabían que agregar pequeñas cantidades de otros metales, como el magnesio, a los electrodos negativos de litio ayudó a mejorar el rendimiento de la batería, pero no entendieron por qué, dijo Yao, quien también es el investigador principal del Centro de Superconductividad de Texas en UH.
Lo que el equipo de Yao aprendió es que con el tiempo, pequeños espacios vacíos o vacíos, se forman dentro de la batería y se fusionan en una gran brecha, lo que finalmente hace que la batería falle.
Después de una serie de experimentos, el equipo descubrió que agregar pequeñas cantidades de elementos de aleación como el magnesio puede cerrar estos vacíos y ayudar a la batería a continuar funcionando.
“Capturamos videos en tiempo real y de alta resolución de lo que realmente sucede dentro de una batería mientras funciona bajo un microscopio electrónico de barrido”, dijo Lihong Zhao, el primer autor de este trabajo, un ex investigador postdoctoral en el laboratorio de Yao y ahora profesor asistente de ingeniería eléctrica e informática en UH. “Con solo un pequeño ajuste a la química de la batería, podemos mejorar dramáticamente su rendimiento, especialmente en condiciones prácticas como la baja presión”.
Este descubrimiento es un gran paso adelante para los vehículos eléctricos. Actualmente, las baterías de estado sólido no son ideales para el uso diario en vehículos. Si bien son más resistentes al fuego y tienen el potencial de alcanzar una alta densidad de energía, también requieren una alta presión de pila externa para mantenerse intacta mientras funcionan.
“Pero al ajustar cuidadosamente la química de la batería, podemos reducir significativamente la presión necesaria para mantenerla estable”, dijo Zhao. “Este avance acerca las baterías de estado sólido mucho más cerca de estar listas para las aplicaciones EV del mundo real”.
Esta investigación también podría evitar que las baterías en los teléfonos celulares y otros electrónicos se sobrecalienten o se incendian. Además, estas baterías podrían durar mucho más con una sola carga.
“Se trata de hacer que el almacenamiento de energía futuro sea más confiable para todos”, dijo.
Yue Qi de la Universidad de Brown, experto en materiales computacionales, proporcionó un análisis teórico y fue el autor co-acorredor de esta investigación.
Otros contribuyentes son Min Feng de Brown; Chaoshan Wu, Liqun Guo, Zhaoyang Chen, Samprash Risal, Zheng Fan de Uh; y Qing Ai, Jun Lou de la Universidad de Rice.
“El equipo planea construir sobre este concepto de aleación explorando otros metales que podrían mejorar el rendimiento de la batería”, dijo Zhao.
Más información: Lihong Zhao et al, imaginando la evolución de la interfaz electrolítica sólida de litio utilizando microscopía electrónica de barrido de operando, comunicaciones de la naturaleza (2025). Doi: 10.1038/s41467-025-59567-8
Proporcionado por la Universidad de Houston
Cita: los investigadores descubren cómo el magnesio aumenta la seguridad y la longevidad de la batería de estado sólido (2025, 5 de junio) Recuperado el 5 de junio de 2025 de https://techxplore.com/news/2025-06-uncover-magnesium-boosts-solid-state.html
Este documento está sujeto a derechos de autor. Además de cualquier trato justo con el propósito de estudio o investigación privada, no se puede reproducir ninguna parte sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona solo para fines de información.
