Ang mga rechargeable nga lithium ion nga baterya gigamit sa pagpaandar sa daghang elektroniko sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi, gikan sa mga laptop ug cellphone hangtod sa mga de-kuryenteng awto. Ang mga lithium ion nga baterya sa merkado karon kasagaran nagsalig sa usa ka likido nga solusyon, nga gitawag og electrolyte, sa sentro sa selula.

Kon ang baterya ang nagpaandar sa usa ka aparato, ang mga lithium ion mobalhin gikan sa negatibo nga gikarga nga tumoy, o anode, agi sa likido nga electrolyte, ngadto sa positibo nga gikarga nga tumoy, o cathode. Kon ang baterya gi-recharge, ang mga ion moagos sa pikas direksyon gikan sa cathode, agi sa electrolyte, ngadto sa anode.

Ang mga baterya sa Lithium ion nga nagsalig sa likido nga mga electrolyte adunay dakong isyu sa kaluwasan: kini masunog kung sobra ang karga o ma-short circuit. Usa ka mas luwas nga alternatibo sa likido nga mga electrolyte mao ang paghimo og baterya nga mogamit og solidong electrolyte aron magdala og mga lithium ion taliwala sa anode ug cathode.

Apan, ang mga nangaging pagtuon nakakaplag nga ang usa ka solidong electrolyte misangpot sa gagmay nga mga pagtubo sa metal, nga gitawag og mga dendrite, nga magtipun-og sa anode samtang nag-charge ang baterya. Kini nga mga dendrite mo-short circuit sa mga baterya sa hinay nga kuryente, nga maghimo niini nga dili magamit.

Ang pagtubo sa dendrite magsugod sa gagmay nga mga depekto sa electrolyte sa utlanan tali sa electrolyte ug anode. Bag-ohay lang nakadiskubre ang mga siyentista sa India og paagi aron mapahinay ang pagtubo sa dendrite. Pinaagi sa pagdugang og nipis nga metallic layer tali sa electrolyte ug anode, mapugngan nila ang pagtubo sa mga dendrite ngadto sa anode.

Gipili sa mga siyentista nga tun-an ang aluminum ug tungsten isip posibleng mga metal aron matukod kining nipis nga metallic layer. Kini tungod kay ang aluminum o tungsten dili mosagol, o alloy, sa lithium. Nagtuo ang mga siyentista nga kini makapakunhod sa posibilidad sa mga depekto nga maporma sa lithium. Kon ang metal nga gipili mosagol sa lithium, ang gamay nga kantidad sa lithium mahimong mobalhin ngadto sa metal layer sa paglabay sa panahon. Kini magbilin ug usa ka matang sa depekto nga gitawag ug void sa lithium diin ang usa ka dendrite mahimong maporma.

Aron masulayan ang kaepektibo sa metallic layer, tulo ka klase sa baterya ang gi-assemble: usa nga adunay nipis nga layer sa aluminum taliwala sa lithium anode ug sa solid electrolyte, usa nga adunay nipis nga layer sa tungsten, ug usa nga walay metallic layer.

Sa wala pa sulayan ang mga baterya, ang mga siyentista migamit ug high powered microscope, nga gitawag ug scanning electron microscope, aron tan-awon pag-ayo ang utlanan tali sa anode ug electrolyte. Nakakita silag gagmay nga mga kal-ang ug mga lungag sa sample nga walay metallic layer, nga namatikdan nga kini nga mga depekto lagmit mga lugar alang sa pagtubo sa mga dendrite. Ang duha ka baterya nga adunay aluminum ug tungsten layers morag hapsay ug padayon.

Sa unang eksperimento, usa ka makanunayong kuryente ang gipaagi sa matag baterya sulod sa 24 oras. Ang baterya nga walay metallic layer na-short circuit ug naguba sulod sa unang 9 ka oras, lagmit tungod sa pagtubo sa dendrite. Walay baterya nga aluminum o tungsten ang napakyas niining unang eksperimento.

Aron mahibal-an kung unsang metal layer ang mas maayo sa paghunong sa pagtubo sa dendrite, laing eksperimento ang gihimo sa mga sample sa aluminum ug tungsten layer lamang. Niini nga eksperimento, ang mga baterya gi-cycle pinaagi sa nagkataas nga densidad sa kuryente, sugod sa kuryente nga gigamit sa miaging eksperimento ug gamay nga pagtaas sa matag lakang.

Ang densidad sa kuryente diin nag-short circuit ang baterya gituohan nga mao ang kritikal nga densidad sa kuryente para sa pagtubo sa dendrite. Ang baterya nga adunay aluminum layer napakyas sa tulo ka pilo sa starting current, ug ang baterya nga adunay tungsten layer napakyas sa kapin sa lima ka pilo sa starting current. Kini nga eksperimento nagpakita nga ang tungsten milabaw sa aluminum.

Sa makausa pa, migamit ang mga siyentista og scanning electron microscope aron susihon ang utlanan tali sa anode ug electrolyte. Nakita nila nga nagsugod na og porma ang mga voids sa metal layer sa dos-tersiya sa kritikal nga densidad sa kuryente nga gisukod sa miaging eksperimento. Apan, wala’y mga voids sa usa ka tersiya sa kritikal nga densidad sa kuryente. Gikumpirma niini nga ang pagporma sa void nagpadayon sa pagtubo sa dendrite.

Ang mga siyentista dayon nagpadagan og mga kalkulasyon sa komputasyon aron masabtan kung giunsa ang lithium nakig-uban niining mga metal, gamit ang atong nahibal-an kung giunsa ang tungsten ug aluminum motubag sa mga pagbag-o sa enerhiya ug temperatura. Gipakita nila nga ang mga lut-od sa aluminum adunay mas taas nga posibilidad sa pag-uswag sa mga haw-ang kung makig-uban sa lithium. Ang paggamit niini nga mga kalkulasyon makapahimo nga mas sayon ​​ang pagpili og laing klase sa metal nga sulayan sa umaabot.

Kini nga pagtuon nagpakita nga ang mga solid electrolyte nga baterya mas kasaligan kung ang usa ka nipis nga metal nga layer idugang taliwala sa electrolyte ug anode. Gipakita usab sa mga siyentista nga ang pagpili sa usa ka metal kaysa sa lain, sa kini nga kaso ang tungsten imbes nga aluminum, mahimong makapahimo sa mga baterya nga mas molungtad. Ang pagpauswag sa performance niining mga klase sa baterya magdala kanila og usa ka lakang nga mas duol sa pag-ilis sa dali nga masunog nga mga liquid electrolyte nga baterya nga anaa sa merkado karon.