Nové miniaturní snímky výrůstků na úrovni atomů, které se nazývají dendrity, mohou být příčinou vybuchujících baterií. Výzkumníci odhalili, že tyto nepatrné deformace mohou za určitých podmínek narušit oddělení článků, způsobit zkraty uvnitř baterie a následně i vzplanutí.

Bližší pochopení těchto drobných dějů uvnitř bateriových článků, může v budoucnu usnadnit výrobu bezpečnějších baterií nejen pro smartphony, ale převážně pro automobily.

Tým ze Stanfordské univerzity a SLAC National Accelerator Laboratory používal metodu nazývanou cryo-electron microscopy (cryo-EM). Vzorky lithiových baterií hluboce a okamžitě zmrazeny ponořením do kapalného dusíku a následně podrobeny výzkumu.

Metoda Cryo-EM, která poskytuje možnost pozorovat molekuly na atomové úrovni, i když jsou v pohybu, získala v letošním roce Nobelovu cenu za chemii. V této studii se vědci zaměřili na molekuly, které mohou potenciálně způsobit trhlinu v bezpečnosti lithium–iontových baterií.

Po zmražení v kapalném dusíku se vzorky dají rozřezat, aby mohly být podrobeny výzkumu. Následně lze v reálném čase sledovat přesně to, co se děje během okamžiku nabíjení baterie. Díky této unikátní metodě, lze pozorovat všechny molekulární procesy, které v bateriích během provozu i nabíjení probíhají.

Výzkum zkoumal tisíce dendritů lithia a jejich povlaků, které reagovaly s různými elektrolyty, které řídí vybíjení a nabíjení v baterii.

Dendrity se tvoří nejvíce ve chvíli, kdy elektroda uvnitř baterie degraduje. Tento jev pak způsobuje, že se kovové ionty shromažďují na povrchu. Pokud tyto iontové výrůstky narušují bariéru mezi dvěma polovinami baterie, dochází k jejímu přehřátí a může následovat další destrukce.

Vědecký tým ze Stanfordské univerzity na základě výzkumu také vyvinul způsob, jak zastavit růst dendritů, případně automaticky vypnout baterii, pokud indikuje takový druh poškození. V budoucnu díky tomuto výzkumu bude možné vyvinout mnohem bezpečnější baterie. V poslední době totiž jejich využití ve světě exponenciálně narůstá.