Một đột phá tại Phòng thí nghiệm Từ trường Cao Quốc gia, Đại học Bang Florida, tiết lộ cơ chế hình thành dendrite trong pin trạng thái rắn, một nguyên nhân hàng đầu gây ra đoản mạch và hỏng hóc. Nghiên cứu được công bố trên *Nature Materials*, do Giáo sư Yan-Yan Hu dẫn đầu, cung cấp cái nhìn sâu sắc chưa từng có về hiện tượng này.
Sử dụng một đầu dò được chế tạo tùy chỉnh và hệ thống chụp ảnh cộng hưởng từ (MRI) của MagLab, các nhà nghiên cứu đã hình dung sự phát triển của dendrite trong chu kỳ sạc và xả pin. Pin trạng thái rắn, sử dụng chất điện phân rắn thay vì chất lỏng, hứa hẹn mật độ năng lượng cao hơn và cải thiện độ an toàn so với pin lithium-ion thông thường. Tuy nhiên, sự hình thành dendrite, nơi các kim lithium kim loại phát triển và làm ngắn mạch pin, đã cản trở sự phát triển của chúng.
Nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng dendrite bắt nguồn từ cả giao diện điện cực-chất điện phân và bên trong chính chất điện phân rắn. Sau đó, những chiếc kim này phân nhánh và kết nối, dẫn đến hỏng pin. Nghiên cứu sinh Yudan Chen, một tác giả chính, cho biết: "Giờ đây, chúng tôi đã có một sự hiểu biết toàn diện về cách các dendrite này có thể hình thành, phát triển và tiến hóa."
Giáo sư Sam Grant, giám đốc chương trình MRI của MagLab, nhấn mạnh vai trò của nam châm trường cao trong việc phân tích lithium, cho phép chụp ảnh không thể truy cập được ở các trường thấp hơn. Những phát hiện này cung cấp một con đường để thiết kế pin trạng thái rắn đáng tin cậy hơn cho xe điện, thiết bị y tế và hệ thống năng lượng tái tạo. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào việc ngăn chặn sự tích tụ dendrite thông qua các sửa đổi vật liệu và tái thiết kế giao diện, với các kỹ thuật cộng hưởng từ đóng vai trò là bộ công cụ đánh giá.