Un equipo de la UNIST en Corea del Sur, liderado por la profesora Hyeon Jeong Lee, ha identificado la causa del agrietamiento interno en los cátodos monocristalinos de óxido de litio, níquel y manganeso (LNMO), un componente crítico en las baterías de alto rendimiento. Su investigación, publicada el 11 de abril de 2025 en Angewandte Chemie International Edition, ofrece una solución para mejorar la durabilidad de las baterías.
Los cátodos monocristalinos, aunque carecen de límites de grano que causan el agrietamiento intergranular, siguen siendo susceptibles a las grietas internas durante la carga y descarga rápidas. El equipo descubrió que la difusión desigual de iones de litio crea una tensión localizada, lo que provoca grietas cuando se supera la resistencia del cristal.
Los investigadores introdujeron magnesio en la red cristalina para que actuara como soporte estructural, lo que inhibe la contracción de las vías de difusión de iones y aumenta la movilidad de los iones de litio, reduciendo así las tensiones internas. Los resultados experimentales confirmaron que los cátodos monocristalinos dopados con magnesio mostraron una estabilidad significativa y una formación de grietas reducida bajo ciclos rápidos.
"Este estudio proporciona una comprensión clara de los mecanismos de degradación mecánica en los cátodos monocristalinos", dijo la profesora Lee. La integración de enfoques experimentales y computacionales ha establecido una estrategia de diseño eficaz para mejorar su integridad estructural, crucial para la comercialización de baterías de alto rendimiento de nueva generación.