Батареяҳои барқгирандаи литий-ион барои таъмини бисёр электроника дар ҳаёти ҳаррӯзаи мо, аз ноутбукҳо ва телефонҳои мобилӣ то мошинҳои барқӣ истифода мешаванд.Батареяҳои литий-ион дар бозор имрӯз одатан ба маҳлули моеъ, ки электролит номида мешавад, дар маркази ҳуҷайра такя мекунанд.

Вақте ки батарея дастгоҳро пур мекунад, ионҳои литий аз охири манфии заряднок ё анод тавассути электролитҳои моеъ ба охири заряди мусбат ё катод мегузаранд.Ҳангоми пуркунии батарея, ионҳо ба самти дигар аз катод тавассути электролит ба анод равон мешаванд.

Батареяҳои литий-ион, ки ба электролитҳои моеъ такя мекунанд, мушкилоти асосии бехатарӣ доранд: онҳо метавонанд ҳангоми пуркунии аз ҳад зиёд ё расиши кӯтоҳ оташ гиранд.Алтернативаи бехатартар ба электролитҳои моеъ сохтани батареяест, ки электролитҳои сахтро барои интиқоли ионҳои литий байни анод ва катод истифода мебарад.

Бо вуҷуди ин, таҳқиқоти қаблӣ нишон доданд, ки электролитҳои сахт боиси афзоиши хурди металлӣ мешаванд, ки дендритҳо ном доранд, ки ҳангоми пур кардани батарея дар анод ҷамъ мешаванд.Ин дендритҳо дар ҷараёни паст батареяҳоро кӯтоҳ карда, онҳоро корношоям мекунанд.

Афзоиши дендрит аз камбудиҳои хурд дар электролит дар сарҳади байни электролит ва анод оғоз мешавад.Ба наздикӣ олимони Ҳиндустон роҳи суст кардани афзоиши дендритро кашф карданд.Бо илова кардани қабати тунуки металлӣ байни электролит ва анод, онҳо метавонанд аз афзоиши дендритҳо ба анод боздоранд.

Олимон барои сохтани ин қабати тунуки металлӣ ҳамчун металлҳои имконпазир омӯхтани алюминий ва вольфрамро интихоб карданд.Сабаб дар он аст, ки на алюминий, на вольфрам омехта ё хӯла бо литий.Олимон боварӣ доштанд, ки ин эҳтимолияти пайдоиши камбудиҳо дар литийро коҳиш медиҳад.Агар металли интихобшуда бо литий хӯла карда шавад, миқдори ками литий метавонад бо мурури замон ба қабати металлӣ ҳаракат кунад.Ин як намуди нуқсонеро, ки дар литий холӣ номида мешавад, тарк мекунад, ки он гоҳ дендрит пайдо шуда метавонад.

Бо максади санчидани самараи кабати металлй се хел батарея васл карда шуд: яктоаш кабати тунуки алюминии байни аноди литий ва электролити сахт, яке бо кабати тунуки вольфрам ва дигараш кабати металли надорад.

Пеш аз озмоиши батареяҳо олимон микроскопи пуриқтидорро истифода бурданд, ки микроскопи электронии сканерӣ номида мешавад, то сарҳади байни анод ва электролитро бодиққат бубинад.Онҳо дар намуна холигоҳҳо ва сӯрохиҳои хурдеро диданд, ки қабати металлӣ надоранд ва қайд карданд, ки ин камбудиҳо эҳтимолан ҷойҳое барои афзоиши дендритҳо ҳастанд.Ҳарду батареяҳои дорои қабатҳои алюминий ва волфрам ҳамвор ва пайваста менамуданд.

Дар озмоиши якум дар давоми 24 соат дар байни хар як аккумулятор чараёни доимии электрикй давр мезад.Батареяе, ки қабати металлӣ надорад, ноқилҳои кӯтоҳ ва дар давоми 9 соати аввал аз кор баромад, эҳтимол аз сабаби афзоиши дендрит.Дар ин озмоиши ибтидоӣ на батареяи алюминий ва на волфрам ноком нашуд.

Барои муайян кардани он, ки кадом қабати металлӣ дар боздоштани афзоиши дендрит беҳтар аст, танҳо дар намунаҳои қабати алюминий ва волфрам таҷрибаи дигар гузаронида шуд.Дар ин таҷриба, батареяҳо тавассути афзоиши зичии ҷараён аз ҷараёни дар таҷрибаи қаблӣ истифодашуда сар карда ва дар ҳар як қадам ба миқдори кам зиёд мешуданд.

Зичии ҷараёне, ки дар он батарея раҳсимҳои кӯтоҳ карда шудааст, зичии ҷараён барои афзоиши дендрит ҳисобида мешуд.Батареяи дорои қабати алюминий се маротиба аз ҷараёни оғозёбӣ ва батареяи дорои қабати волфрам беш аз панҷ маротиба аз ҷараёни ибтидоӣ аз кор баромад.Ин тачриба нишон медихад, ки вольфрам аз алюминий бартарй дошт.

Боз олимон микроскопи электронии сканерро барои тафтиши сарҳади байни анод ва электролит истифода бурданд.Онҳо диданд, ки холигоҳҳо дар қабати металлӣ аз се ду ҳиссаи зичии ҷараёнҳои ҷараён, ки дар таҷрибаи қаблӣ чен карда шудаанд, ба вуҷуд меоянд.Аммо дар сеяки зичии ҷараён холӣ набуд.Ин тасдиқ кард, ки ташаккули холӣ афзоиши дендритро идома медиҳад.

Пас аз он олимон ҳисобҳои ҳисобкуниро иҷро карданд, то бифаҳманд, ки чӣ гуна литий бо ин металлҳо мутақобила мекунад ва бо истифода аз он чизе ки мо дар бораи чӣ гуна вокуниши вольфрам ва алюминий ба тағирёбии энергия ва ҳарорат медонем.Онҳо нишон доданд, ки қабатҳои алюминий воқеан эҳтимолияти пайдоиши холӣ ҳангоми ҳамкорӣ бо литий доранд.Истифодаи ин ҳисобҳо интихоби навъи дигари металлро барои санҷиш дар оянда осонтар мегардонад.

Ин тадқиқот нишон дод, ки батареяҳои сахти электролитӣ ҳангоми илова кардани қабати тунуки металлӣ байни электролит ва анод боэътимодтаранд.Олимон инчунин нишон доданд, ки интихоби як металл бар дигараш, дар ин ҳолат ба ҷои алюминий, волфрам метавонад батареяҳоро боз ҳам дарозтар нигоҳ дорад.Беҳтар кардани кори ин намуди батареяҳо онҳоро ба иваз кардани батареяҳои электролитии моеъи зуд оташгиранда дар бозор як қадам наздиктар мекунад.