Descubren cómo se forman los cortocircuitos en las baterías de litio

Las baterías de litio-metal son una de las tecnologías más prometedoras para el almacenamiento de energía, ya que ofrecen gran capacidad en un tamaño reducido. Sin embargo, un fenómeno microscópico amenaza su fiabilidad: el crecimiento de dendritas, finas estructuras metálicas que pueden provocar cortocircuitos peligrosos.

Un nuevo estudio de la Universidad Técnica de Múnich (TUM) ha revelado un aspecto sorprendente de este proceso. Los investigadores descubrieron que las dendritas no solo aparecen en la superficie del electrodo, como se creía hasta ahora, sino que también pueden desarrollarse dentro del propio electrolito, el material encargado de transportar los iones de litio entre los electrodos.

El hallazgo desafía una de las ideas más aceptadas en la investigación de baterías. “Durante años se pensó que los electrolitos sólidos, especialmente los poliméricos, eran la solución para impedir el crecimiento de dendritas”, explica Fabian Apfelbeck, físico de la TUM y autor principal del estudio. “Pero nuestras observaciones muestran que estas estructuras también pueden formarse dentro del material que debería evitarlo”.

El equipo utilizó un método de observación extremadamente preciso basado en rayos X de gran ángulo con nanofoco, realizado en el Sincrotrón de Electrones Alemán (DESY), en Hamburgo. Gracias a un haz de solo 350 nanómetros de diámetro, lograron visualizar por primera vez cómo se generan los cambios microscópicos dentro del electrolito mientras la batería está en funcionamiento.

Para realizar estas pruebas, los científicos desarrollaron una celda miniaturizada que simula las condiciones reales de una batería operativa. Esta innovación les permitió registrar en tiempo real cómo las dendritas crecen en regiones donde no debería haber actividad metálica, algo que hasta ahora no se había documentado.

El profesor Peter Müller-Buschbaum, coautor del estudio, destaca que este descubrimiento permitirá diseñar materiales más estables y seguros: “Ahora que sabemos dónde y cómo se forman las dendritas, podemos crear electrolitos que impidan este proceso desde su interior, mejorando la durabilidad y la seguridad de las baterías”.

El trabajo publicado en Nature Communications supone un avance importante hacia baterías más eficientes y resistentes, clave para el desarrollo de vehículos eléctricos y sistemas de almacenamiento de energía renovable. Entender estos procesos invisibles podría ser la clave para eliminar los cortocircuitos que frenan la transición energética.

Fuente: https://www.nature.com/articles/s41467-025-64736-w