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Cerdanyola del Vallès (Barcelona), 16 de febrero de 2023 El diseño de mejores baterías ha ganado gran interés a causa de la necesidad creciente de transicionar hacia una economía energética menos dependiente de los combustibles fósiles tanto a gran escala (red) como intermedia (vehículo). Particularmente, el uso de técnicas de sincrotrón operando (mientras la celda de la batería funciona) ha permitido explotar sus ventajas intrínsecas, incluyendo el acceso directo a los procesos fundamentales que afectan a los materiales de trabajo estudiados.
En este artículo de perspectiva, investigadores del Instituto de Ciencia de Materiales de Barcelona (ICMAB-CSIC) y el Sincrotrón ALBA, dirigidos por M. Rosa Palacín (ICMAB-CSIC), discuten las técnicas operando complementarias del tipo ‘state-of-the-art’: dispersión de rayos X, para acceder a la estructura cristalina y morfológica, rayos X y espectroscopia infrarroja, que permite acceder a información química y detalles de las propiedades electrónicas y estructurales locales, y la imagen directa, una técnica que consiste a capturar imágenes con resolución espacial para investigar los procesos implicados a diferentes escalas.
El artículo, publicado en la revista Chemical Science y seleccionado como elección de la semana por la revista, analizaba las desventajas (o cuellos de botella) de estas técnicas operando. Por un lado, los autores hacen hincapié en la necesidad de post-procesar eficientemente la gran cantidad de datos producidos durante los experimentos operando o de imagen directa, y por tanto de desarrollar protocolos de análisis de datos automatizados. Por otro lado, subrayan la necesidad de diseñar nuevas baterías que sean representativas de un funcionamiento real de la misma, pero que puedan ser explotadas para una caracterización multimodal para acceder a información complementaria.
Finalmente, destacan el poder de las herramientas operando basadas en sincrotrón en el campo de la investigación de baterías, permitiendo la explotación de múltiples resoluciones y sensibilidades, a pesar de los cuellos de botella existentes que esperan poder mitigar en el futuro. Después de la reciente tendencia, los autores concluyen que se continuarán consiguiendo nuevos avances en estos ámbitos en los próximos años, lo cual debería fomentar mejoras en el rendimiento de las baterías.
Referencia: Ashley P. Black, Andrea Sorrentino, François Fauth, Ibraheem Yousef, Laura Simonelli, Carlos Frontera, Alexandre Ponrouch, Dino Tonti and M. Rosa Palacín Synchrotron radiation based operando characterization of battery materials. Chem. Sci., 2023, Advance Article. DOI: 10.1039/D2SC04397A
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