リチウムイオン電池には多くの利点があります。充電が速く、エネルギー密度が高く、繰り返し充放電が可能です。

ただし、短絡しやすいという重大な欠点が 1 つあります。これは、セル内の 2 つの電極間に接続が形成されるときに発生します。短絡により、電圧が突然失われたり、大電流が急速に放電したりする可能性があり、どちらもバッテリーの故障の原因となります。極端な場合には、短絡によりセルが過熱、発火、さらには爆発を引き起こす可能性があります。

短絡の主な原因は、と呼ばれる粗い木のような結晶構造です。樹状突起電極の 1 つの表面に形成される可能性があります。樹状突起が細胞全体に成長して他の電極と接触すると、短絡発生する可能性があります。

アルバータ大学 (UAlberta) の研究者らは、サスカチュワン大学 (USask) のカナダ光源 (CLS) を使用して、全固体リチウムイオン電池における樹枝状結晶の形成を防ぐ有望なアプローチを考案しました。彼らは、電極と電解質の間にスズを多く含む層を追加すると、リチウムが電池に堆積される際にリチウムが周囲に広がり、樹枝状結晶の形成を抑制する滑らかな表面を作り出すことができることを発見しました。

結果は次のとおりです出版された日記でACS アプライド マテリアルズとインターフェイス。研究チームはまた、スズを多く含む構造で改良された電池は、通常の電池よりもはるかに高い電流で動作し、より多くの充放電サイクルに耐えることができることも発見した。

アルバータ州立大学理学部（化学）の助教授である研究者リンジ・サング氏は、CLSが研究において重要な役割を果たしたと語る。

「HXMA ビームラインのおかげで、動作中の電池のリチウムの表面で何が起こっているかを材料の構造レベルで見ることができました」とサン氏は言います。「化学者として、私が最も興味深いと思うのは、樹状突起を抑制し、この短絡問題を解決できる界面に導入した正確な錫構造にアクセスできたことです。」

研究チームが今年初めに発表した関連論文では、錫の保護層を追加すると、液体電解質ベースの液中での樹枝状結晶の形成も抑制されることが示された。リチウムイオン電池。

この斬新なアプローチは、次のような大きな可能性を秘めています。産業用途、サンド氏によると。「私たちの次のステップは、持続可能で費用対効果の高いアプローチを見つけて、保護層電池生産において」とサン氏は付け加えた。