Тайна «мёртвого лития»: учёные впервые увидели, как растут и ломаются опасные дендриты

Долгое время изучение дендритов было затруднено из-за их наноразмеров и невозможности наблюдать за ними внутри герметично закрытой работающей батареи. Международная группа учёных из США и Сингапура впервые смогла не только увидеть процесс их кристаллизации, но и измерить их прочность, объединив эксперименты и компьютерное моделирование. Оказалось, что эти структуры примерно в 100 раз тоньше человеческого волоса.

Вопреки распространённому мнению, что дендриты мягкие и пластичные, как пластилин, эксперимент показал их неожиданную хрупкость. Наблюдая за батареей в реальном времени, исследователи зафиксировали, что дендриты скорее ломаются, как сухие спагетти, а не деформируются. Их фрагменты накапливаются внутри, образуя «мёртвый литий», что ведёт к необратимой потере ёмкости аккумулятора.

Секрет этой жёсткости кроется в тончайшем слое твёрдого электролита (SEI), который покрывает дендриты в процессе их роста. Эта оболочка превращает их в иглоподобные структуры, способные протыкать внутренние компоненты батареи. Именно из-за этого покрытия дендриты становятся ломкими и, обламываясь, накапливаются, усугубляя деградацию элемента питания.

Понимание этого механизма открывает новые пути для повышения безопасности батарей. Например, использование анодов из литиевых сплавов может сделать дендриты менее склонными к разрушению. Полученные данные, по словам учёных, добавляют важную «ноту» в симфонию создания более надёжных материалов для систем хранения энергии будущего.