Le batterie con anodi metallici al litio offrono una maggiore efficienza rispetto alle tradizionali batterie agli ioni di litio grazie alla loro maggiore capacità. Però, problemi di sicurezza e una breve durata della vita si frappongono. Per analizzare meglio le cause di malfunzionamenti e guasti prematuri di tali batterie, i ricercatori hanno sviluppato una tecnica che visualizza la distribuzione del litio attivo sull'anodo e distingue tra dendriti e litio "morto". Come riportato sulla rivista Angewandte Chemie , la tecnica fa uso di un colorante fluorescente.

Quando una batteria all'anodo di litio si scarica, l'anodo rilascia elettroni al circuito e ioni di litio caricati positivamente all'elettrolita. Mentre la batteria viene ricaricata, questo processo è invertito, depositare il litio sull'anodo. Sfortunatamente, la deposizione non è uniforme e può portare alla formazione di strutture ramificate note come dendriti, che possono diventare così grandi da causare un cortocircuito. Inoltre, la loro maggiore superficie aumenta le reazioni collaterali indesiderate tra il litio e i componenti dell'elettrolita, che disattiva il litio. Alla fine, alcuni dendriti sono costituiti interamente da questo litio "morto". Sebbene sia i dendriti che il litio morto impediscano la potenza della batteria, ognuno ha un effetto completamente diverso sull'anodo. Poiché la morfologia è la stessa in entrambi i casi, non è stato in precedenza possibile differenziarli con le tecniche di microscopia convenzionali.

Per comprendere meglio i processi indesiderati che si verificano negli anodi di litio, ricercatori che lavorano con Shougang Chen, Shanmu Dong, e Guanglei Cui presso l'Accademia Cinese delle Scienze e la Ocean University of China a Qingdao (Cina), hanno ora sviluppato una nuova tecnica che consente loro di analizzare la distribuzione delle specie di litio attive sulla superficie dell'anodo e di differenziare tra dendriti di litio e prodotti collaterali.

Le superfici degli anodi di litio usati sono rivestite con un colorante fluorescente chiamato 9, 10-dimetilantracene (DMA). Il litio reagisce con il DMA, spegnendo la sua fluorescenza. Le aree con litio attivo appaiono quindi scure, mentre le aree con specie di litio inattive continuano a emettere fluorescenza. La morfologia dell'anodo non è influenzata.

Affinché le batterie al litio metallico siano utilizzate in sicurezza, è molto importante identificare le cause di malfunzionamenti potenzialmente pericolosi. Con questo nuovo metodo, è possibile rilevare i dendriti che hanno portato al guasto di una batteria al litio. Nello sviluppo di nuove batterie, questa tecnica aiuta anche la ricerca di elettroliti migliori e fornisce previsioni sulla deposizione irregolare di litio. Identificare le posizioni in cui si formano preferenzialmente i dendriti di litio può aiutare a ottimizzare la struttura delle nuove batterie.