Przełom w National High Magnetic Field Laboratory na Florida State University ujawnia mechanizm powstawania dendrytów w akumulatorach półprzewodnikowych, głównej przyczynie zwarć i awarii. Opublikowane w *Nature Materials* badania, prowadzone przez profesor Yan-Yan Hu, zapewniają bezprecedensowy wgląd w to zjawisko.
Używając specjalnie zbudowanej sondy i systemu obrazowania rezonansu magnetycznego (MRI) MagLab, naukowcy wizualizowali wzrost dendrytów podczas cykli ładowania i rozładowywania akumulatora. Akumulatory półprzewodnikowe, wykorzystujące stałe elektrolity zamiast cieczy, obiecują wyższą gęstość energii i większe bezpieczeństwo w porównaniu z konwencjonalnymi akumulatorami litowo-jonowymi. Jednak tworzenie się dendrytów, gdzie metaliczne igły litu rosną i powodują zwarcie akumulatora, utrudnia ich rozwój.
Zespół odkrył, że dendryty powstają zarówno na granicy elektroda-elektrolit, jak i w samym stałym elektrolicie. Te igły następnie rozgałęziają się i łączą, prowadząc do awarii akumulatora. „Mamy teraz kompleksowe zrozumienie, jak te dendryty mogą się tworzyć, rosnąć i ewoluować” – stwierdził student Yudan Chen, jeden z głównych autorów.
Profesor Sam Grant, dyrektor programu MRI MagLab, podkreślił rolę magnesów o wysokim polu w analizie litu, umożliwiając obrazowanie niedostępne przy niższych polach. Odkrycia oferują ścieżkę do projektowania bardziej niezawodnych akumulatorów półprzewodnikowych dla pojazdów elektrycznych, urządzeń medycznych i systemów energii odnawialnej. Przyszłe badania skupią się na zapobieganiu gromadzeniu się dendrytów poprzez modyfikacje materiałowe i przeprojektowanie interfejsu, a techniki rezonansu magnetycznego będą służyć jako zestaw narzędzi do oceny.