چهار دهه است که باتری‌های فلز لیتیم قابل شارژ شناخته شده‌اند به طوری که از نقطه نظر ذخیره‌سازی دارای مزیت‌هایی نسبت به باتری‌های یون لیتیم هستند. اما استفاده از آنها تا کنون عمومیت نیافته است؛ دلیل این امر آن است که با شارژ شدن، روی الکترود منفی ساختارهایی درختی مانند موسوم به دندریت رشد می‌کند. بعد از چند بار کار کردن، این ساختارهای دندریتی رشد بیشتری کرده به طوری که فضای میان الکترود منفی و مثبت را پر کرده اند. این کار منجر به تشکیل مدار کوتاه می‌شود که از نقطه نظر ایمنی خطرناک است.
این فناوری جدید روی مدیریت ساختارهای دندریتی متمرکز شده است که برای این کار سدهای مکانیکی محکمی طراحی شده است. این سدهای سرامیکی نقش جداکننده را میان الکترودهای منفی و مثبت ایفا می‌کنند تا حرکت دندریت‌ها را محدود کنند. وجود این سدها موجب کاهش هدایت و همچنین شکنندگی باتری می‌شود که این کار در نهایت دمای باتری را بالا می‌برد.
محققان این پروژه موفق به ساخت غشایی نانوساختاری شدند که دارای حفره‌های با ابعاد مشخص است و موجب متوقف شدن رشد دندریت‌ها در باتری‌های لیتیمی در دمای اتاق می‌شود.
آرشر از محققان این پروژه می‌گوید: «سرامیک‌های موجود در این باتری موجب افزایش دما تا 400 درجه سانتیگراد می‌شود بنابراین نمی‌توان از این نوع باتری‌ها در تلفن همراه استفاده کرد.»
با این فناوری جدید می‌توان باتری‌های فلزلیتیم را به گونه‌ای بهبود داد که بتوان از آن در تلفن‌های همراه استفاده کرد. این گروه با ایجاد جوانه‌های اکسید پلی‌اتیلن روی سطح سیلیکا موفق به تولید مواد هیبریدی آلی نانوساختاری شدند که به عنوان غشاء متخلخل می‌توان از آن استفاده کرد.
این ساختار پلیمری نانوذره‌ای می‌تواند مانع از گسترش دندریت‌ها شده و همچنین الکترولیت را محفوظ نگه می‌دارد. هدایت الکتریکی این سیستم به گونه‌ای است که در دمای اتاق کار می‌کند.
به گزارش ستاد توسعه فناوری نانو،نتایج این پروژه در قالب مقاله‌ای با عنوان A highly reversible room-temperature lithium metal battery based on crosslinked hairy nanoparticles در نشریه Nature Communications منتشر شده است.
نانوغشائی که عملکرد باتری‌های فلز لیتیم را بهبود می‌دهد
