Met een MRI-scanner kun je nu live volgen hoe een lithium-ionaccu zichzelf geleidelijk naar een explosie toewerkt. En dus ook welke veranderingen in het ontwerp daar het beste tegen helpen, schrijven Alexej Jerschow en collega’s van New York University in PNAS.

Het probleem van vrijwel al die Li-accu’s zit in zogeheten dendrieten, een soort ‘boompjes’ van metallisch lithium die zich tijdens het opladen vormen op de anode. Bij elke laadcyclus worden die dendrieten groter, tot ze op een gegeven moment de kathode raken. Op dat moment sluiten ze de hele accu kort; op zijn minst is hij daarna onbruikbaar, maar hij kan ook in brand vliegen of exploderen.

Onduidelijk is of dit het probleem is met de Galaxy Note 7-smartphones die Samsung zojuist massaal heeft moeten terughalen. Maar het zit er wel dik in.

Al eerder meldde Jerschow dat je die dendrieten in beeld kunt brengen met een MRI-scanner. Lithium is een van de weinige metalen die zich daar enigszins voor lenen. Alleen blijkt het signaal in de praktijk te zwak voor beelden met een acceptabele resolutie, zeker als je 3D-beelden wilt maken van de dendrieten in wording en dus zeer snel moet opnemen.

Jerschow heeft nu ontdekt dat je niet naar het lithium zelf moet kijken maar naar het omringende elektrolyt. Die vloeistof bevat waterstof zodat je haar met klassieke ¹H-MRI kunt scannen, met de snelheid en resolutie die je van die techniek gewend bent. En in de directe nabijheid van het metaal wordt het MRI-signaal dusdanig vervormd dat je een soort ‘schaduw’ van de dendrieten te zien krijgt. Die dendrieten zelf zichtbaar maken is dan een simpel stukje beeldbewerking.

Bijkomend voordeel is dat het in principe ook moet werken met alternatieve anodematerialen, zoals natrium of magnesium, die zich helemaal niet lenen voor een directe MRI-scan.

bron: New York University