بطارية الليثيوم أيون تشبه مبنى متعدد الطوابق، حيث تعيش أيونات الليثيوم في كل طابق. عندما تُشحن البطارية، تنتقل الأيونات من طابق إلى آخر، ويسخن المبنى بأكمله قليلًا. عادةً ما تتوزع هذه الحرارة بالتساوي، مثلما تتوزع حرارة الأرضية الدافئة. لكن في بعض الأحيان يصبح مكان واحد حارًا جدًا — وعندها قد يشتعل المبنى بأكمله.

بنى العلماء نموذجًا يُظهر كيفية انتشار الحرارة داخل البطارية. واكتشفوا أنه أثناء الشحن تتغير ثلاثة أشياء: قدرة المادة على توصيل الحرارة، وسعتها الحرارية، والحرارة الناتجة عن عملية إدماج الأيونات نفسها. بسبب هذه التغيرات، تتوقف الحرارة عن الانتشار بشكل متساوٍ وتتجمع في بقع ساخنة. وتظهر هذه البقع بقوة خاصة عند حدود الحبيبات — وهي بلورات مجهرية تشكل المادة.

كان يُعتقد سابقًا أن الحرارة تنتقل بواسطة أيونات الليثيوم التي تهتز مثل الخشخيشات. لكن اتضح أن الأمر مختلف: عند إدماج الأيونات، يتغير توزيع الشحنة وقوة الروابط بين الذرات. وهذا ما يغير التوصيل الحراري. تخلق مصادر الحرارة الداخلية موجات حرارية تتصادم وتضخّم بعضها البعض، مثل موجات ناتجة عن رمي حجرين في الماء. تسبب هذه التصادمات إجهادًا ميكانيكيًا وتدمر المادة من الداخل.

الآن، بمعرفة كيفية نشوء البقع الساخنة بالضبط، يمكن للمهندسين تغيير تركيب المادة وبنية الحبيبات بحيث تتوزع الحرارة بالتساوي. هذا مهم بشكل خاص عند الشحن السريع، عندما تتعرض البطارية لإجهاد شديد. البطارية الآمنة ليست مجرد مادة جيدة، بل هي هندسة مدروسة على مستوى الحبيبات.