Batteriji tal-jone tal-litju rikarikabbli jintużaw biex iħaddmu ħafna apparati elettroniċi fil-ħajja tagħna ta’ kuljum, minn laptops u mowbajls sa karozzi elettriċi. Il-batteriji tal-jone tal-litju fis-suq illum tipikament jiddependu fuq soluzzjoni likwida, imsejħa elettrolit, fiċ-ċentru taċ-ċellula.

Meta l-batterija tkun qed tħaddem apparat, il-joni tal-litju jiċċaqalqu mit-tarf iċċarġjat b'mod negattiv, jew anodu, permezz tal-elettrolit likwidu, għat-tarf iċċarġjat b'mod pożittiv, jew katodu. Meta l-batterija tkun qed tiġi ċċarġjata mill-ġdid, il-joni jiċċirkolaw fid-direzzjoni opposta mill-katodu, permezz tal-elettrolit, għall-anodu.

Il-batteriji tal-jone tal-litju li jiddependu fuq elettroliti likwidi għandhom kwistjoni ewlenija ta’ sikurezza: jistgħu jieħdu n-nar meta jiġu ċċarġjati żżejjed jew ikollhom short circuit. Alternattiva aktar sikura għall-elettroliti likwidi hija li tinbena batterija li tuża elettrolit solidu biex iġġorr joni tal-litju bejn l-anodu u l-katodu.

Madankollu, studji preċedenti sabu li elettrolit solidu wassal għal tkabbir metalliku żgħir, imsejjaħ dendriti, li kien jinbena fuq l-anodu waqt li l-batterija kienet qed tiċċarġja. Dawn id-dendriti jikkawżaw short circuit tal-batteriji f'kurrenti baxxi, u b'hekk ma jistgħux jintużaw.

It-tkabbir tad-dendriti jibda minn difetti żgħar fl-elettrolit fil-konfini bejn l-elettrolit u l-anodu. Xjentisti fl-Indja dan l-aħħar skoprew mod kif inaqqsu t-tkabbir tad-dendriti. Billi jżidu saff metalliku rqiq bejn l-elettrolit u l-anodu, jistgħu jwaqqfu d-dendriti milli jikbru fl-anodu.

Ix-xjentisti għażlu li jistudjaw l-aluminju u t-tungstenu bħala metalli possibbli biex jibnu dan is-saff metalliku rqiq. Dan għaliex la l-aluminju u lanqas it-tungstenu ma jitħalltu, jew jagħmlu liga, mal-litju. Ix-xjentisti emmnu li dan inaqqas il-probabbiltà li jiffurmaw difetti fil-litju. Jekk il-metall magħżul jagħmel liga mal-litju, ammonti żgħar ta’ litju jistgħu jiċċaqalqu fis-saff tal-metall maż-żmien. Dan iħalli tip ta’ difett imsejjaħ vojt fil-litju fejn imbagħad tista’ tifforma dendrite.

Sabiex tiġi ttestjata l-effettività tas-saff metalliku, ġew immuntati tliet tipi ta' batteriji: waħda b'saff irqiq ta' aluminju bejn l-anodu tal-litju u l-elettrolit solidu, waħda b'saff irqiq ta' tungstenu, u waħda mingħajr saff metalliku.

Qabel ma ttestjaw il-batteriji, ix-xjentisti użaw mikroskopju b'qawwa għolja, imsejjaħ mikroskopju elettroniku tal-iskannjar, biex iħarsu mill-qrib lejn il-konfini bejn l-anodu u l-elettrolit. Huma raw lakuni u toqob żgħar fil-kampjun mingħajr saff metalliku, u nnutaw li dawn id-difetti x'aktarx huma postijiet fejn jikbru d-dendriti. Iż-żewġ batteriji b'saffi tal-aluminju u tat-tungstenu dehru lixxi u kontinwi.

Fl-ewwel esperiment, kurrent elettriku kostanti ġie ċċiklat minn ġo kull batterija għal 24 siegħa. Il-batterija mingħajr saff metalliku għamlet short circuit u falliet fl-ewwel 9 sigħat, x'aktarx minħabba t-tkabbir tad-dendriti. La l-batterija bl-aluminju u lanqas dik bit-tungstenu ma fallew f'dan l-esperiment inizjali.

Sabiex jiġi ddeterminat liema saff tal-metall kien l-aħjar biex iwaqqaf it-tkabbir tad-dendriti, sar esperiment ieħor fuq kampjuni tas-saff tal-aluminju u tat-tungstenu biss. F'dan l-esperiment, il-batteriji ġew iċċiklati permezz ta' densitajiet ta' kurrent dejjem jiżdiedu, billi bdew bil-kurrent użat fl-esperiment preċedenti u żdiedu b'ammont żgħir f'kull pass.

Id-densità tal-kurrent li biha l-batterija għamlet short circuit kienet maħsuba li hija d-densità kritika tal-kurrent għat-tkabbir tad-dendriti. Il-batterija b'saff tal-aluminju falliet bi tliet darbiet il-kurrent tal-bidu, u l-batterija b'saff tat-tungstenu falliet b'aktar minn ħames darbiet il-kurrent tal-bidu. Dan l-esperiment juri li t-tungstenu qabeż l-aluminju.

Għal darb'oħra, ix-xjentisti użaw mikroskopju elettroniku tal-iskannjar biex jispezzjonaw il-konfini bejn l-anodu u l-elettrolit. Huma raw li l-vojt bdew jiffurmaw fis-saff tal-metall f'żewġ terzi tad-densitajiet kritiċi tal-kurrent imkejla fl-esperiment preċedenti. Madankollu, il-vojt ma kinux preżenti f'terz tad-densità kritika tal-kurrent. Dan ikkonferma li l-formazzjoni tal-vojt tipproċedi bit-tkabbir tad-dendriti.

Imbagħad ix-xjentisti wettqu kalkoli komputazzjonali biex jifhmu kif il-litju jinteraġixxi ma’ dawn il-metalli, billi użaw dak li nafu dwar kif it-tungstenu u l-aluminju jirrispondu għall-bidliet fl-enerġija u fit-temperatura. Huma wrew li s-saffi tal-aluminju fil-fatt għandhom probabbiltà ogħla li jiżviluppaw vojt meta jinteraġixxu mal-litju. L-użu ta’ dawn il-kalkoli jagħmilha aktar faċli li jintgħażel tip ieħor ta’ metall biex jiġi ttestjat fil-futur.

Dan l-istudju wera li l-batteriji bl-elettrolit solidu huma aktar affidabbli meta jiżdied saff metalliku rqiq bejn l-elettrolit u l-anodu. Ix-xjentisti wrew ukoll li l-għażla ta’ metall wieħed fuq ieħor, f’dan il-każ it-tungstenu minflok l-aluminju, tista’ tagħmel il-batteriji jdumu aktar. It-titjib tal-prestazzjoni ta’ dawn it-tipi ta’ batteriji se jressaqhom pass eqreb lejn is-sostituzzjoni tal-batteriji bl-elettrolit likwidu fjammabbli ħafna fis-suq illum.