De beelden, vastgelegd met behulp van een nieuwe techniek genaamd ptychografie, tonen de interne structuur van batterijen in ongekend detail. Hierdoor konden onderzoekers verschillende factoren identificeren die de prestaties van batterijen beperken, zoals de vorming van dendrieten en de groei van vaste-elektrolyt-interfaselagen (SEI).

Dendrieten zijn naaldachtige kristallen die op het oppervlak van batterijelektroden kunnen groeien en kortsluiting kunnen veroorzaken. SEI-lagen zijn dunne films die zich vormen op het oppervlak van batterijelektroden en kunnen voorkomen dat ze contact maken met de elektrolyt.

De nieuwe afbeeldingen laten zien dat dendrieten en SEI-lagen zich zelfs onder ideale omstandigheden in batterijen kunnen vormen. Dit suggereert dat deze problemen inherent zijn aan de manier waarop batterijen werken, en dat ze niet volledig kunnen worden geëlimineerd.

De afbeeldingen geven echter ook inzicht in hoe dendrieten en SEI-lagen kunnen worden geminimaliseerd. De onderzoekers ontdekten bijvoorbeeld dat dendrietvorming kan worden verminderd door een dunnere elektrolyt te gebruiken en door bepaalde additieven aan de elektrolyt toe te voegen. De groei van de SEI-laag kan worden verminderd door een stabieler elektrodemateriaal te gebruiken.

De nieuwe bevindingen zouden kunnen leiden tot de ontwikkeling van betere batterijen die krachtiger zijn en langer meegaan.

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Nature Materials.