Grieta en la batería: por qué crecen los dendritas exprés
Un filamento metálico del grosor de un cabello atraviesa la cerámica como una raíz que rompe el asfalto. En las baterías de estado sólido, estos filamentos se llaman dendritas y aparecen cuando la corriente de carga supera un umbral crítico. El electrolito cerámico es sólido pero frágil, como el vidrio. La dendrita crece desde un defecto ya existente en la interfaz entre el metal y la cerámica: si abrir la grieta resulta más barato que desviar la corriente, el metal se deposita justo en la punta del filamento.
Los autores relacionaron la corriente crítica con la longitud del defecto delgado más largo. Cuanto más largo es el defecto, menor es el umbral a partir del cual comienza el crecimiento. La relación resultó ser de tipo potencial: la corriente crítica es proporcional a la longitud del defecto elevada a tres medios. Es como con una grieta en el parabrisas: cuanto más larga, menos esfuerzo se necesita para que siga avanzando.
Los científicos ampliaron la teoría al caso en que la cerámica conduce un poco de electrones. Entonces, en la punta de la dendrita se produce corrosión electroquímica bajo tensión, y el crecimiento continúa incluso por debajo de la corriente crítica. La dispersión entre muestras sigue la distribución de Weibull —la misma ley que describe la resistencia de las piezas cerámicas: unos pocos puntos débiles determinan el destino de toda la batería.
La distribución de Weibull, que se usa para describir la dispersión de la resistencia de la cerámica, fue propuesta originalmente para describir la dispersión de la resistencia de las fibras de algodón.
En la novela «El marciano» de Andy Weir, el protagonista utiliza un generador termoeléctrico de radioisótopos, pero el problema de las dendritas en las baterías de estado sólido es un desafío real para las futuras misiones a Marte.