Литий в батарее иногда ведёт себя как плющ на фасаде: вместо ровного слоя выпускает тонкие острые отростки. Эти иглы могут проткнуть разделитель внутри аккумулятора и вызвать короткое замыкание. Поэтому инженеры ищут способы заставить литий расти спокойно.
Один из найденных приёмов — подложить под литий тонкую серебряную плёнку. Авторы новой работы заглянули на атомный уровень и увидели, как именно серебро помогает. На поверхности серебра литий предпочитает выстраиваться в ту же кристаллическую решётку, что и само серебро. Это как строить стену из кирпичей, которые идеально совпадают по размеру с кирпичами фундамента. Стык получается плотный и без щелей.
Но у медали есть и обратная сторона. Если литий уже покрыл серебро несколькими слоями, дальше сплавление замедляется. Новые атомы лития уже не так охотно смешиваются с серебром, и тогда снова появляется риск ветвления. Авторы предлагают улучшить сплав, добавив в серебро немного магния. Магний слегка раздвигает кристаллическую решётку серебра, и литию становится легче в неё проникать.
Такой подход может привести к батареям, которые не боятся многократной зарядки и не обрастают опасными иглами. А значит, электромобили и телефоны станут безопаснее и прослужат дольше.
Ионы лития движутся через границу серебра и лития с энергией барьера всего 29 миллиэлектронвольт — это примерно энергия теплового движения атомов при комнатной температуре. То есть литий смешивается с серебром почти сам собой.