Nhóm nghiên cứu MIT giải mã các 'vết nứt' gây chập mạch trong pin

Các kỹ sư tại MIT đã phát hiện rằng các gai dendrite — những cấu trúc vi mô giống cành cây chịu trách nhiệm gây ra ngắn mạch trong pin thể rắn — phát triển nhanh hơn dưới áp lực cơ học thấp, lật ngược quan niệm lâu nay cho rằng áp lực cơ học là yếu tố chính thúc đẩy sự hình thành của chúng. Sử dụng kỹ thuật lập bản đồ ứng suất tiên tiến và kính hiển vi phân cực kép, nhóm nghiên cứu đã quan sát sự phát triển của dendrite theo thời gian thực bên trong các chất điện phân gốm thường được sử dụng trong các loại pin này. Kết quả cho thấy các vết nứt và dendrite chỉ hình thành ở khoảng 25% ngưỡng ứng suất dự kiến trước đó. Kết quả bất ngờ này cho thấy chất điện phân bị suy yếu đáng kể trong quá trình hoạt động của pin, trở nên giòn hơn và dễ bị hỏng hóc. Nghiên cứu xác định các phản ứng điện hóa do dòng điện cao gây ra là yếu tố chính làm suy yếu chất điện phân, chứ không chỉ riêng áp lực cơ học. Những phản ứng này làm giảm độ bền cấu trúc của chất điện phân gốm, khiến nó dễ bị xâm nhập bởi dendrite và gây ngắn mạch. Phát hiện này đã chuyển hướng trọng tâm nghiên cứu pin thể rắn từ việc chỉ phát triển vật liệu có độ bền cơ học cao sang ưu tiên phát triển các chất điện phân ổn định về mặt hóa học, có khả năng chịu đựng điều kiện vận hành động.