Pil ityòm-ion rechargeable yo itilize pou bay anpil aparèy elektwonik kouran nan lavi chak jou nou, soti nan òdinatè pòtab ak telefòn selilè rive nan machin elektrik. Pil ityòm-ion ki sou mache a jodi a tipikman depann sou yon solisyon likid, yo rele yon elektwolit, nan sant selil la.

Lè yon batri ap bay yon aparèy kouran, iyon ityòm yo deplase soti nan bout ki chaje negatif la, oubyen anod la, atravè elektwolit likid la, pou rive nan bout ki chaje pozitivman an, oubyen katod la. Lè y ap rechaje batri a, iyon yo koule nan lòt direksyon an soti nan katod la, atravè elektwolit la, pou rive nan anod la.

Pil ityòm-ion ki depann sou elektwolit likid yo gen yon gwo pwoblèm sekirite: yo ka pran dife lè yo twò chaje oswa lè yo fè yon kous kout. Yon altènatif ki pi an sekirite pase elektwolit likid se konstwi yon pil ki itilize yon elektwolit solid pou pote iyon ityòm ant anod la ak katod la.

Sepandan, etid anvan yo te jwenn ke yon elektwolit solid te lakòz ti kwasans metalik, yo rele dendrit, ki te akimile sou anod la pandan batri a t ap chaje. Dendrit sa yo fè kous sikwi sou batri yo lè kouran yo ba, sa ki fè yo pa ka itilize.

Kwasans dendrit la kòmanse nan ti defo nan elektwolit la nan limit ki genyen ant elektwolit la ak anod la. Syantis nan peyi Zend fèk dekouvri yon fason pou ralanti kwasans dendrit la. Lè yo ajoute yon ti kouch metalik ant elektwolit la ak anod la, yo ka anpeche dendrit yo grandi nan anod la.

Syantis yo te chwazi etidye aliminyòm ak tengstèn kòm metal posib pou konstwi kouch metalik mens sa a. Sa a se paske ni aliminyòm ni tengstèn pa melanje, oswa fè alyaj, ak lityòm. Syantis yo te kwè sa ta diminye chans pou defo fòme nan lityòm nan. Si metal yo te chwazi a te fè alyaj ak lityòm, ti kantite lityòm te ka antre nan kouch metal la avèk tan. Sa ta kite yon kalite defo yo rele yon vid nan lityòm nan kote yon dendrit te ka fòme apre sa.

Pou yo te kapab teste efikasite kouch metalik la, yo te rasanble twa kalite pil: youn ak yon kouch mens aliminyòm ant anod ityòm lan ak elektwolit solid la, youn ak yon kouch mens tengstèn, epi youn san kouch metalik.

Anvan yo te teste pil yo, syantis yo te itilize yon mikwoskòp pwisan, yo rele yon mikwoskòp elektwonik optik, pou yo te byen gade limit ki genyen ant anod la ak elektwolit la. Yo te wè ti twou ak espas nan echantiyon an san okenn kouch metalik, epi yo te remake ke defo sa yo gen anpil chans pou dendrit yo grandi. Tou de pil ki te gen kouch aliminyòm ak tengstèn yo te sanble lis e kontinyèl.

Nan premye eksperyans lan, yo te sikile yon kouran elektrik konstan nan chak pil pandan 24 èdtan. Pil ki pa t gen kouch metalik la te fè yon kous sikwi epi li te kraze nan premye 9 èdtan yo, pwobableman akòz kwasans dendrit. Ni pil ki te gen aliminyòm ni pil ki tengstèn pa t kraze nan premye eksperyans sa a.

Pou detèmine ki kouch metal ki te pi byen bloke kwasans dendrit la, yo te fè yon lòt eksperyans sèlman sou echantiyon kouch aliminyòm ak tengstèn yo. Nan eksperyans sa a, yo te sikile pil yo nan dansite kouran k ap ogmante, kòmanse ak kouran ki te itilize nan eksperyans anvan an epi ogmante pa yon ti kantite nan chak etap.

Yo te kwè dansite kouran kote batri a te fè kous sikwi a se te dansite kouran kritik pou kwasans dendrit la. Batri ki te gen yon kouch aliminyòm nan te kraze ak twa fwa kouran demaraj la, epi batri ki te gen yon kouch tengstèn nan te kraze ak plis pase senk fwa kouran demaraj la. Eksperyans sa a montre ke tengstèn te pi byen mache pase aliminyòm.

Yon lòt fwa ankò, syantis yo te itilize yon mikwoskòp elektwonik optik pou enspekte limit ki genyen ant anod la ak elektwolit la. Yo te wè ke vid yo te kòmanse fòme nan kouch metal la nan de tyè dansite kouran kritik yo te mezire nan eksperyans anvan an. Sepandan, pa t gen vid nan yon tyè dansite kouran kritik la. Sa te konfime ke fòmasyon vid la kontinye kwasans dendrit la.

Apre sa, syantis yo te fè kalkil enfòmatik pou konprann kijan lityòm reyaji avèk metal sa yo, lè yo te itilize sa nou konnen sou fason tengstèn ak aliminyòm reyaji a chanjman enèji ak tanperati. Yo te demontre ke kouch aliminyòm yo vrèman gen plis chans pou yo devlope vid lè yo reyaji avèk lityòm. Itilizasyon kalkil sa yo ta fè li pi fasil pou chwazi yon lòt kalite metal pou teste nan lavni.

Etid sa a montre ke pil elektwolit solid yo pi fyab lè yo ajoute yon kouch metalik mens ant elektwolit la ak anod la. Syantis yo te demontre tou ke chwazi yon metal olye de yon lòt, nan ka sa a tengstèn olye de aliminyòm, te kapab fè pil yo dire pi lontan toujou. Amelyore pèfòmans kalite pil sa yo pral fè yo fè yon pa anplis pou ranplase pil elektwolit likid ki trè enflamabl yo sou mache a jodi a.