Ερευνητές στο πανεπιστήμιο της Jena στη Γερμανία υπέβαλαν αίτηση χορήγησης διπλώματος ευρεσιτεχνίας για ένα νέο διαχωριστικό στρώμα-ηλεκτροδίων, το οποίο αποτρέπει τη φθορά των ιδιαίτερα υψηλής απόδοσης μπαταριών μετάλλου-λιθίου, οι οποίες το διαθέτουν κυρίως στην άνοδό τους.
Κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση της μπαταρίας, τα ιόντα-λιθίου μετακινούνται από ‘δω κι από ‘κει μέσω ενός παρεμβαλλόμενου ηλεκτρολύτη και μιας μεμβράνης μεταξύ των ηλεκτροδίων. Κι επειδή τα ιόντα είναι φορτισμένα σωματίδια, υπάρχει ροή ηλεκτρικής ενέργειας. Επομένως είναι ιδανικό, αν, πάνω απ’ όλα, το ενεργό λίθιο συσκευάζεται στις κυψέλες μπαταριών.
Δυστυχώς, τα ιόντα-λιθίου τείνουν να σχηματίζουν τους λεγόμενους δενδρίτες όταν εναποτίθενται, δηλ. σχηματίζουν βελόνες σε σχήμα μεταλλικής ανόδου παρόμοιες με τους σταλαγμίτες μιας σπηλιάς. Στη χειρότερη περίπτωση, οι δενδρίτες εξαπλώνονται μέχρι να διαπεράσουν τη διαχωριστική μεμβράνη, που ξεχωρίζει τα ηλεκτρόδια μεταξύ τους. Αυτό οδηγεί σε βραχυκύκλωμα και τελικά στην καταστροφή της μπαταρίας, η οποία καταρρέει θερμικά και μπορεί να πάρει φωτιά. Εδώ και πολλά χρόνια, η έρευνα για τις μπαταρίες επικεντρώθηκε κυρίως στην εξεύρεση λύσης σε αυτό το πρόβλημα. Προς το παρόν, ο γραφίτης αποτρέπει περισσότερο απ’ οτιδήποτε άλλο το σχηματισμό δενδριτών στις ανόδους.
Επιστήμονες του πανεπιστημίου Friedrich Schiller της Jena, μαζί με συναδέλφους τους από τη Βοστώνη και το Ντιτρόιτ, κατάφεραν να αποτρέψουν το σχηματισμό δενδριτών, χρησιμοποιώντας ένα νέο τύπο μεμβράνης και έτσι να διπλασιάσουν τουλάχιστον τη διάρκεια ζωής μιας μπαταρίας λιθίου-μετάλλου.
Όπως περιγράφηκε, τα θετικά φορτισμένα ιόντα-λιθίου κινούνται από ‘δω κι από ‘κει μεταξύ της ανόδου και της καθόδου κατά τη μεταφορά φορτίου. Κάθε φορά, που τα ηλεκτρόδια συλλέγουν ένα ηλεκτρόνιο, αποθηκεύουν ένα άτομο λιθίου. Αυτά τα άτομα συσσωρεύονται στην άνοδο και σχηματίζεται μια κρυσταλλική επιφάνεια, η οποία αναπτύσσεται τρισδιάστατα εκεί, που τα άτομα συσσωρεύονται και αυξάνονται σε τρισδιάστατη μορφή, με αποτέλεσμα να σχηματίζονται έτσι οι δενδρίτες. Οι ερευνητές εκμεταλλεύονται το γεγονός ότι οι πόροι της διαχωριστικής μεμβράνης επηρεάζουν τον πυρήνα των δενδριτών. Αν η μεταφορά ιόντων είναι πιο ομοιογενής, μπορεί να αποφευχθεί ο σχηματισμός δενδριτών.
