Прорыв в Национальной лаборатории сильных магнитных полей Университета штата Флорида раскрывает механизм образования дендритов в твердотельных батареях, являющийся основной причиной коротких замыканий и отказов. Исследование, опубликованное в *Nature Materials* под руководством профессора Янь-Янь Ху, предоставляет беспрецедентное понимание этого явления.
Используя специально разработанный зонд и систему магнитно-резонансной томографии (МРТ) MagLab, исследователи визуализировали рост дендритов во время циклов зарядки и разрядки батареи. Твердотельные батареи, использующие твердые электролиты вместо жидкостей, обещают более высокую плотность энергии и повышенную безопасность по сравнению с обычными литий-ионными батареями. Однако образование дендритов, когда растут иглы металлического лития и вызывают короткое замыкание батареи, препятствует их развитию.
Команда обнаружила, что дендриты возникают как на границе раздела электрод-электролит, так и внутри самого твердого электролита. Затем эти иглы разветвляются и соединяются, что приводит к выходу батареи из строя. «Теперь у нас есть полное понимание того, как эти дендриты могут формироваться, расти и развиваться», - заявил аспирант Юдан Чен, один из ведущих авторов.
Профессор Сэм Грант, директор программы МРТ MagLab, подчеркнул роль сильных магнитов в анализе лития, позволяющих получать изображения, недоступные при более низких полях. Результаты предлагают путь к разработке более надежных твердотельных батарей для электромобилей, медицинских устройств и систем возобновляемой энергии. Будущие исследования будут сосредоточены на предотвращении накопления дендритов посредством модификации материалов и перепроектирования интерфейса, при этом методы магнитного резонанса будут служить инструментом оценки.