برای جلوگیری از تشکیل دندریت‌ها در باتری‌های لیتیمی، محققان از کربن متخلخل و افزودنی برای ایجاد لایه محافظ در اطراف الکترودها استفاده کردند تا مانع از تشکیل دندریت و ایجاد ایمنی در باتری‌ها شوند.
کربن نانوحفره‌ای برای افزایش ایمنی باتری‌های لیتیمی
یک گروه تحقیقاتی از دانشگاه ایالتی واشنگتون موفق به ارائه روشی شدند که با استفاده از آن می‌توان ایمنی باتری‌های فلز لیتیم را افزایش داد. با این کار امکان ساخت نسل جدیدی از باتری‌ها برای ذخیره انرژی فراهم می‌شود.
این گروه از فرمولاسیونی استفاده کردند که در آن یک لایه محافظ و منحصر به فرد در اطراف آند لیتیم کشیده می‌شود تا با استفاده از آن بتوان باتری را از گزند زوال ساختاری محافظت کرد. این کار به باتری اجازه می‌دهد تا عمر طولانی‌تری را تجربه کند.
نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان In situ surface protection of lithium metal anode in Lithium–Selenium disulfide batteries with ionic liquid-based electrolytes در نشریه Nano Energy به چاپ رسیده است.
در کنار مزیت‌هایی که باتری‌های فلز لیتیمی دارند اما مشکل ایمنی همیشه دامن‌گیر این فناوری بوده است. زمانی که الکترون میان آند و کاتد از طریق مدار خارجی حرکت می‌کند، دستگاه مورد نظر انرژی خود را به‌دست می‌آورد و ساختارهای درختی شکلی به نام دندریت در آن تشکیل می‌شود. این دندریت‌ها منجر به تشکیل مدار کوتاه شده و در نهایت می‌توانند آتش‌سوزی یا انفجار را ایجاد نمایند. حتی اگر آتش‌سوزی نیز رخ ندهد، این فرآیند موجب می‌شود تا باتری به سرعت توانایی شارژ خود را از دست دهد.
این گروه تحقیقاتی دی‌سولفید سلنیوم که یک ماده غیرسمی و رایج در شامپوهای ضدشوره است را درون ساختارهای کربنی متخلخل قرار دادند و از آن به‌عنوان کاتد استفاده کردند. این گروه دو افزودنی به الکترولیت سیال اضافه کردند.
این دو افزودنی با هم تشکیل لایه محافظ روی سطح فلز لیتیم می‌دهند. این لایه محافظ به حد کافی متراکم، رسانا و مستحکم است که می‌تواند مانع از رشد دندریت‌ها شود. در عین حال، این لایه محافظ موجب پایداری بهتر و افزایش چرخه شارژ/دشارژ می‌شود.
چنین لایه محافظی منجر به تغییرات مورفولوژیکی در سطح آند لیتیم می‌شود و در نتیجه به شکل موثری رشد دندریت‌های لیتیمی و واکنش‌های ناخواسته را به تاخیر می‌اندازد.
به اعتقاد پژوهشگران این فناوری مقیاس‌پذیر بوده و می‌توان به قیمت مناسب آن را به تولید انبوه رساند.
