Pîlên lîtium-ionê yên ji nû ve dakêşandî têne bikar anîn ku di jiyana meya rojane de, ji laptop û têlefonên desta bigire heya otomobîlên elektrîkî, ji bo hêzkirina gelek elektronîk têne bikar anîn.Pîlên îyonên lîtiumê yên li sûkê îro bi gelemperî xwe dispêrin çareseriyek şil, ku jê re elektrolît tê gotin, li navenda şaneyê.

Dema ku pîlê amûrek hêzdar dike, îyonên lîtiumê ji dawiya barkirî ya neyînî, an anodê, di nav elektrolîta şil de berbi dawiya barkirî ya erênî, an katodê ve diçin.Dema ku pîlê ji nû ve tê şarjkirin, îyon ji katodê, bi elektrolîtê ber bi anodê ve rêyek din diherikin.

Pîlên îyona lîtiumê yên ku xwe dispêrin elektrolîtên şil xwedî pirsgirêkek ewlehiyê ya sereke ne: ew dikarin agir bikevin dema ku zêde dakêşin an dorvegera kurt bibin.Alternatîfek ewledar a ji elektrolîtên şil ev e ku meriv pîlêyek ku elektrolîtek zexm bikar tîne da ku îyonên lîtiumê di navbera anod û katodê de hilgire.

Lêbelê, lêkolînên berê diyar kirin ku elektrolîtek zexm dibe sedema mezinbûnên metalîkî yên piçûk, bi navê dendrit, ku dê li ser anodê çêbibe dema ku baterî şarj bû.Van dendritan bataryayên di herikîna kêm de girêdidin, wan nahêlin.

Mezinbûna dendrit bi kêmasiyên piçûk ên elektrolîtê li sînorê di navbera elektrolît û anodê de dest pê dike.Zanyarên li Hindistanê vê dawiyê rêyek kifş kirin ku mezinbûna dendritê hêdî bike.Bi lêzêdekirina tebeqeyek metalîkî ya tenik di navbera elektrolît û anodê de, ew dikarin dendikên mezinbûna nav anodê rawestînin.

Zanyaran hilbijart ku aluminium û tungsten wekî metalên mumkin lêkolîn bikin da ku vê qata metalî ya zirav ava bikin.Ev ji ber ku ne aluminium û ne jî tungsten, an jî alloy, bi lîtiumê re tevlihev nakin.Zanyaran bawer kir ku ev dê îhtîmala çêbûna kêmasiyên di lîtiumê de kêm bike.Ger metala hilbijartî bi lîtiumê re alyoz bike, mîqdarên piçûk ên lîtiumê dikarin bi demê re derbasî qata metalê bibin.Ev ê celebek xeletiyek bi navê valahiyê di lîtiumê de bihêle ku paşê dendritek dikare çêbibe.

Ji bo ceribandina bibandoriya qata metalîk, sê celeb batar hatin berhev kirin: yek bi qatek tenik alûmînyûmê di navbera anoda lîtium û elektrolîta zexm de, yek bi qatek zirav a tungstenê, û yek jî bi qatek zirav a metalî.

Berî ceribandina bataryayê, zanyar mîkroskopa bi hêzek bilind, ku jê re mîkroskopa elektronîkî ya şopandinê tê gotin, bikar anîn da ku ji nêz ve li sînorê di navbera anod û elektrolîtê de binihêrin.Wan di nimûneyê de valahiyên piçûk û kunên bêyî qatek metalîk dîtin, û destnîşan kirin ku ev xeletî îhtîmal e ku cîhên mezinbûna dendritan in.Herdu bataryayên bi qatên aluminium û tungstenê xweş û domdar xuya dikirin.

Di azmûna yekem de, 24 saetan herikîna elektrîkê ya domdar di nav her pîlê de derbas bû.Pîlê ku bê qata metalî ye, di nav 9 saetên pêşîn de têkçû û têk çû, dibe ku ji ber mezinbûna dendritê.Di vê ceribandina destpêkê de ne batarya bi aluminium an jî tungsten têk çû.

Ji bo ku were destnîşankirin ka kîjan tebeqeya metal di sekinandina mezinbûna dendrîtê de çêtir e, ceribandinek din tenê li ser nimûneyên qata aluminium û tungstenê hate kirin.Di vê azmûnê de, bataryayên bi zêdekirina dendikên niha ve hatin gerandin, ji wêya ku di ceribandina berê de hatî bikar anîn dest pê kir û di her gavê de bi rêjeyek piçûk zêde bû.

Tê bawer kirin ku tîrêjiya heyî ya ku tê de pîvaza kurt tê girêdan, ji bo mezinbûna dendritê dendika heyî ya krîtîk e.Pîlê bi qatek alumînyûmê sê qat ji nihaya destpêkê têk çû, û batarya bi qatek tungstenê ji pênc qatên nûjena destpêkê têk çû.Ev azmûn nîşan dide ku tungsten ji alûmînyûmê bi ser ket.

Dîsa, zanyaran mîkroskopek elektronîkî ya şopandinê bikar anîn da ku sînorê di navbera anode û elektrolîtê de teftîş bikin.Wan dît ku valahiyan di qata metalê de li du sê sêyan ji tîrêjên krîtîk ên ku di ceribandina berê de hatî pîvandin de dest pê kir.Lêbelê, valahî li sêyeka tîrêjiya krîtîk a niha tune bûn.Vê yekê piştrast kir ku damezrandina valahiyê mezinbûna dendritê pêşve diçe.

Dûv re zanyaran hesabên hesabkerî kirin da ku fêm bikin ka lîtium çawa bi van metalan re têkilî dike, bi karanîna tiştê ku em dizanin ka ka çawa tungsten û aluminium bersivê didin guhertinên enerjî û germahiyê.Wan destnîşan kir ku tebeqeyên aluminiumê bi rastî îhtîmalek mezintir ji bo pêşkeftina valahiyan dema ku bi lîtiumê re têkilî daynin heye.Bikaranîna van hesaban dê hêsantir bike ku meriv celebek din a metal ji bo ceribandina pêşerojê hilbijêrin.

Vê lêkolînê destnîşan kir ku bataryayên elektrolîtê yên zexm pêbawertir in dema ku tebeqeyek metalîkî ya zirav di navbera elektrolît û anodê de were zêdekirin.Zanyaran her weha destnîşan kirin ku hilbijartina metalek li ser yekî din, di vê rewşê de li şûna aluminiumê tungsten, dikare bataryayên hê dirêjtir bidomîne.Başkirina performansa van cûreyên bataryayê dê wan gavek nêziktir bike ku li şûna bataryayên elektrolît ên şil ên pir şewatkar ên îro li sûkê biguhezîne.