Batré ion litium anu tiasa dicas deui dianggo pikeun ngawasa seueur éléktronika dina kahirupan urang sapopoe, ti laptop sareng ponsel dugi ka mobil listrik.Batré ion litium di pasar ayeuna biasana ngandelkeun larutan cair, anu disebut éléktrolit, di tengah sél.

Sawaktos batréna keur powering hiji alat, ion litium pindah ti tungtung muatan négatip, atawa anoda, ngaliwatan éléktrolit cair, ka tungtung muatan positif, atawa katoda.Nalika batréna keur recharged, ion ngalir ka arah séjén ti katoda, ngaliwatan éléktrolit, ka anoda nu.

Batré ion litium anu ngandelkeun éléktrolit cair gaduh masalah kaamanan anu utami: aranjeunna tiasa kahuruan nalika dicas teuing atanapi sirkuit pondok.Alternatif anu langkung aman pikeun éléktrolit cair nyaéta ngawangun batré anu ngagunakeun éléktrolit padet pikeun mawa ion litium antara anoda sareng katoda.

Sanajan kitu, studi saméméhna geus kapanggih yén hiji éléktrolit padet ngarah ka growths logam leutik, disebut dendrites, nu bakal ngawangun up on anoda bari batréna keur ngecas.Dendrit ieu ngahubungkeun pondok batré dina arus rendah, janten teu tiasa dianggo.

Tumuwuhna déndrit dimimitian ku cacad leutik dina éléktrolit dina wates antara éléktrolit sareng anoda.Élmuwan di India nembé mendakan cara ngalambatkeun kamekaran dendrit.Ku nambahkeun hiji lapisan logam ipis antara éléktrolit jeung anoda, aranjeunna bisa ngeureunkeun dendrites tina tumuwuh kana anoda nu.

Élmuwan milih ngulik aluminium sareng tungsten sabisa-bisa logam pikeun ngawangun lapisan logam ipis ieu.Ieu kusabab teu aluminium atawa campuran tungsten, atawa alloy, kalawan litium.Élmuwan percaya yén ieu bakal nurunkeun kamungkinan cacad dina litium.Lamun logam dipilih teu alloy kalawan litium, jumlah leutik litium bisa mindahkeun kana lapisan logam kana waktu.Ieu bakal ninggalkeun tipe cacad disebut void dina litium dimana dendrite a lajeng bisa ngabentuk.

Pikeun nguji éféktivitas lapisan logam, tilu jinis batré dirakit: hiji kalayan lapisan ipis aluminium antara anoda litium sareng éléktrolit padet, hiji kalayan lapisan ipis tungsten, sareng hiji anu henteu lapisan logam.

Saméméh nguji batréna, para ilmuwan ngagunakeun mikroskop powered tinggi, disebut mikroskop éléktron scanning, pikeun nempo deukeut wates antara anoda jeung éléktrolit.Aranjeunna ningal jurang leutik sareng liang dina sampel anu henteu aya lapisan logam, nyatakeun yén cacad ieu mangrupikeun tempat pikeun dendrit tumbuh.Duanana batréna kalayan lapisan aluminium sareng tungsten katingali mulus sareng kontinyu.

Dina percobaan kahiji, arus listrik konstan ieu cycled ngaliwatan unggal batré pikeun 24 jam.Batré anu teu aya lapisan logamna sirkuit pondok sareng gagal dina 9 jam kahiji, kamungkinan kusabab kamekaran dendrit.Sanes batré sareng aluminium atanapi tungsten gagal dina percobaan awal ieu.

Dina raraga nangtukeun mana lapisan logam éta hadé dina stopping tumuwuhna dendrite, percobaan sejen dipigawé dina ngan sampel lapisan aluminium sarta tungsten.Dina percobaan ieu, accu anu cycled ngaliwatan ngaronjatna kapadetan ayeuna, dimimitian dina ayeuna dipaké dina percobaan saméméhna tur ngaronjatna ku jumlah leutik di unggal hambalan.

Kapadetan ayeuna dimana batréna pondok circuited ieu dipercaya dénsitas arus kritis pikeun tumuwuh dendrite.Batré kalayan lapisan aluminium gagal dina tilu kali arus ngamimitian, sareng batré kalayan lapisan tungsten gagal dina langkung ti lima kali arus ngamimitian.percobaan ieu nunjukeun yen tungsten outperformed aluminium.

Sakali deui, para ilmuwan ngagunakeun mikroskop éléktron scanning pikeun mariksa wates antara anoda jeung éléktrolit.Aranjeunna ningali yén rongga mimiti ngabentuk dina lapisan logam dina dua per tilu dénsitas arus kritis anu diukur dina percobaan saméméhna.Tapi, rongga henteu aya dina sapertilu tina dénsitas arus kritis.Ieu negeskeun yén kabentukna kekosongan lumangsung tumuwuhna dendrit.

Élmuwan teras ngajalankeun itungan komputasi pikeun ngartos kumaha litium berinteraksi sareng logam ieu, nganggo naon anu urang terang ngeunaan kumaha tungsten sareng aluminium ngaréspon kana parobahan énergi sareng suhu.Aranjeunna nunjukkeun yén lapisan aluminium memang gaduh kamungkinan anu langkung luhur pikeun ngembangkeun rongga nalika berinteraksi sareng litium.Ngagunakeun itungan ieu bakal nyieun leuwih gampang pikeun milih tipe séjén logam pikeun nguji dina mangsa nu bakal datang.

Panaliti ieu nunjukkeun yén batré éléktrolit padet langkung dipercaya nalika lapisan logam ipis ditambahkeun antara éléktrolit sareng anoda.Élmuwan ogé nunjukkeun yén milih hiji logam tibatan anu sanés, dina hal ieu tungsten tibatan aluminium, tiasa ngajantenkeun batré langkung lami.Ngaronjatkeun kinerja accu jenis ieu bakal mawa aranjeunna hiji hambalan ngadeukeutan ka ngaganti batré éléktrolit cair kacida kaduruk dina pasaran kiwari.