Pîlên lîtyûm-îyon ên ji nû ve şarjkirî ji bo gelek elektronîkên di jiyana me ya rojane de, ji laptop û telefonên desta bigire heya otomobîlên elektrîkê, têne bikar anîn. Pîlên lîtyûm-îyon ên îro di sûkê de bi gelemperî li ser çareseriyek şile, ku jê re elektrolît tê gotin, di navenda şaneyê de ne.

Dema ku batarya amûrekê dixebitîne, iyonên lîtyûmê ji dawiya bi barkirina neyînî, an anodê, bi rêya elektrolîta şil, ber bi dawiya bi barkirina erênî, an katodê ve diçin. Dema ku batarya ji nû ve tê şarj kirin, iyon ji katodê, bi rêya elektrolîtê, ber bi anodê ve diherikin.

Bateriyên lîtyûm-îyon ên ku xwe dispêrin elektrolîtên şil pirsgirêkek mezin a ewlehiyê hene: dema ku zêde barkirin an kurt-çemberkirin çêdibin, dikarin bişewitin. Alternatîfek ewletir ji bo elektrolîtên şil ew e ku bateriyek were çêkirin ku elektrolîtek hişk bikar tîne da ku iyonên lîtyûmê di navbera anodê û katodê de veguhezîne.

Lêbelê, lêkolînên berê dîtine ku elektrolîtek hişk dibe sedema mezinbûna metalî ya piçûk, ku jê re dendrît tê gotin, ku dema ku batarya şarj dibû li ser anodê kom dibûn. Ev dendrît di herikîna nizm de bataryayan kurt dikin, û wan bêkêr dikin.

Mezinbûna dendrîtan ji kêmasiyên piçûk ên di elektrolîtê de li ser sînorê di navbera elektrolît û anodê de dest pê dike. Zanyarên li Hindistanê vê dawiyê rêyek keşf kirine ku mezinbûna dendrîtan hêdî bikin. Bi zêdekirina qatek metalî ya zirav di navbera elektrolît û anodê de, ew dikarin pêşî li mezinbûna dendrîtan ber bi anodê ve bigirin.

Zanayan ji bo avakirina vê tebeqeya metalî ya zirav, tercîh kirin ku alumînyûm û tungstenê wekî metalên gengaz lêkolîn bikin. Ev ji ber ku ne alumînyûm û ne jî tungsten bi lîtyûmê re tevlihev nabin, an jî nabin yek. Zanayan bawer dikir ku ev ê îhtîmala çêbûna kêmasiyên di lîtyûmê de kêm bike. Ger metala bijartî bi lîtyûmê re bibe yek, bi demê re mîqdarên piçûk ên lîtyûmê dikarin bikevin nav tebeqeya metalî. Ev ê di lîtyûmê de celebek kêmasiyek bi navê valahiyek bihêle ku tê de dendrît dikare çêbibe.

Ji bo ceribandina bandora qata metalî, sê celeb batarya hatin komkirin: yek bi qatek zirav a alumînyûmê di navbera anoda lîtyûmê û elektrolîta hişk de, yek bi qatek zirav a tungstenê, û yek bê qatek metalî.

Berî ceribandina bataryayan, zanyaran mîkroskopeke bi hêz a bi navê mîkroskopeke elektronî ya şopandinê bikar anîn da ku sînorê di navbera anodê û elektrolîtê de ji nêz ve lêkolîn bikin. Wan di nimûneyê de valahî û qulên piçûk dîtin bêyî qatek metalîk, û destnîşan kirin ku ev kêmasî muhtemelen cihên mezinbûna dendrîtan in. Her du bataryayên bi qatên aluminium û tungstenê nerm û domdar xuya dikirin.

Di ceribandina yekem de, herikek elektrîkê ya domdar ji her bataryayê re 24 demjimêran derbas bû. Bataryaya bê tebeqeya metalî di nav 9 demjimêrên pêşîn de kurt çû û xera bû, dibe ku ji ber mezinbûna dendrîtê. Di vê ceribandina destpêkê de ne bataryayên bi alumînyûm û ne jî yên bi tungstenê xera nebûn.

Ji bo ku were destnîşankirin ka kîjan tebeqeya metalî di rawestandina mezinbûna dendrîtê de çêtir e, ceribandinek din tenê li ser nimûneyên tebeqeya aluminium û tungstenê hate kirin. Di vê ceribandinê de, batarya bi dendika herikê ya zêdebûyî hatin gerandin, ji herika ku di ceribandina berê de hatî bikar anîn dest pê kir û di her gavê de bi mîqdarek piçûk zêde bû.

Tê bawerkirin ku dendika herikê ya ku batarya lê kurt bûye dendika herikê ya krîtîk ji bo mezinbûna dendrîtan e. Bataryaya bi qatek alumînyûmê di herika destpêkê ya sê qatan de têk çû, û bataryaya bi qatek tungstenê di herika destpêkê ya pênc qatan de têk çû. Ev ceribandin nîşan dide ku tungsten ji alumînyûmê çêtir performans nîşan dide.

Dîsa, zanyaran mîkroskopa elektronî ya skankirinê bikar anîn da ku sînorê di navbera anodê û elektrolîtê de vekolin. Wan dît ku valahî di tebeqeya metalî de di du ji sêyan dendika krîtîk a herikînê ya ku di ceribandina berê de hatî pîvandin de dest pê kirin. Lêbelê, di sêyeka dendika krîtîk a herikînê de valahî tune bûn. Vê yekê piştrast kir ku çêbûna valahiyê bi mezinbûna dendrîtan re pêş dikeve.

Piştre zanyaran hesabên hesabî kirin da ku fêm bikin ka lîtyûm çawa bi van metalan re têkilî datîne, bi karanîna tiştên ku em dizanin ka tungsten û aluminium çawa bertek nîşanî guherînên enerjî û germahiyê didin. Wan nîşan da ku bi rastî jî îhtîmala çêbûna valahiyan di qatên aluminiumê de dema ku bi lîtyûmê re têkilî datînin, zêdetir e. Bikaranîna van hesaban dê hilbijartina cureyek din a metalê ji bo ceribandinê di pêşerojê de hêsantir bike.

Ev lêkolîn nîşan daye ku bataryayên elektrolît ên zexm dema ku qatek metalî ya zirav di navbera elektrolît û anodê de tê zêdekirin, pêbawertir in. Zanyaran her wiha nîşan dane ku hilbijartina metalek li ser yekî din, di vê rewşê de tungsten li şûna aluminiumê, dikare bataryayan dirêjtir bike. Baştirkirina performansa van celeb bataryayan dê wan gavek nêzîktir bike ku şûna bataryayên elektrolît ên şile yên pir şewatbar ên îro di sûkê de hene bigirin.