Vědecký tým z Massachusetts Institute of Technology a Technické univerzity v Mnichově zveřejnili výsledky několikaletého výzkumu, podpořeného americkou vládou a zaměřeného na zmapování příčin vzniku dendritů v bateriových článkách s pevným elektrolytem. Dendrity jsou mikroskopické útvary, vznikající časem na katodě elektrického článku a ohrožující svým ostrým tvarem celistvost membrány mezi anodou a katodou. Pokud se pevná membrána protrhne, může dojít ke zkratu a následnému tepelnému úniku. Následné riziko vzniku požáru je sice díky nehořlavosti pevného elektrolytu řádově menší oproti dnešním tekutým článkům, ovšem samotný tepelný únik může teoreticky způsobit požár externě. Proto se vědecké týmy na celém světě tomuto problému intenzivně věnují.
Jmenovanému týmu se podařilo jako prvním podrobně zmapovat technologii vzniku dendritů, což je prvním krokem k úpravě výrobního procesu tak, aby byly podmínky pro jejich vznik minimalizovány. Vědci totiž s využitím technik, jako je elektronová mikroskopie, modelování strojového učení a elektrochemická impedanční spektroskopie, která měří, jak snadno se náboj pohybuje materiálem, zjistili, že k hromadění lithiových iontů, vedoucí časem ke vzniku dendritů, dochází kvůli lokálním mikroskopickým elektrickým nerovnováhám na hranicích zrn. Následně vzniklá elektrická pole dokáží blokovat volný průchod lithiových iontů i elektronů, což je základní podmínkou vzniku dendritů.
Na základě těchto poznatků vědci navrhli a také demonstrovali změny ve výrobě pevného keramického elektrolytu LLZO (zirkonát lithium-lanthanitý, Li₇La₃Zr₂O₁₂). Klíčem k úspěchu je minimalizovat hranice zrn, která svým negativních elektrickým nábojem narušují volné proudění částic mezi anodou a katodou. Tedy dosáhnout stavu, kdy jsou jednotlivé monokrystaly ve struktuře blíže k sobě. Pokusný vzorek elektrolytu, vyrobený novou metodou, také vykázal více než 300% zlepšení kritické proudové hustoty, což teoreticky znamená, že článek bude možné vybíjet a nabíjet čtyřnásobným proudem oproti dosavadním konstrukcím.
Podařilo se tedy v laboratorních podmínkách vytvořit kontrolu nad vznikem dendritů. Teď už jen zbývá otázka, jak rychle a zda vůbec se tyto poznatky dostanou do reálné výroby. Zprávy o zahájení výroby baterií s pevným elektrolytem totiž z Číny přicházejí už několikátý rok a jejich příval neslábne. Tak že už by snad tentokrát doopravdy?
