Vědci z MPI-SusMat vyřešili problém dendritů v pevných bateriích

Vědci z Max Planck Institute for Sustainable Materials (MPI-SusMat) zveřejnili 10. července 2026 v prestižním vědeckém časopise Nature průlomovou studii, která se zabývá jedním z největších technických problémů bránících masovému nasazení pevných baterií. Hlavní autor výzkumu Dr. Yuwei Zhang a jeho tým se zaměřili na růst lithium dendritů, mikroskopických struktur, jež mohou způsobit zkrat uvnitř baterie a vést k jejímu selhání.

Pevné baterie jsou považovány za technologii budoucnosti v oblasti ukládání energie. Na rozdíl od konvenčních lithium-iontových baterií, které využívají kapalný elektrolyt, pracují pevné baterie s tuhým elektrolytem, což jim přináší řadu zásadních výhod. Disponují vyšší energetickou hustotou, což znamená, že do stejného objemu lze uložit více energie, nabízejí zlepšenou bezpečnost díky eliminaci hořlavých kapalin a vykazují delší životnost. Přes tyto nesporné přednosti se dosud nepodařilo překonat klíčovou překážku jejich praktického využití, a tou je právě problém dendritů.

Dendrity jsou drobné, větvené struktury, které se tvoří na lithiové elektrodě během opakovaného nabíjení a vybíjení baterie. V případě kapalných elektrolytů je tento jev dobře zdokumentován a existují způsoby, jak jej částečně omezit. U pevných elektrolytů se však vědci dlouho domnívali, že tuhé prostředí dendritům zabrání v růstu. Opak se ukázal být pravdou. Dendrity dokážou pronikat i pevným elektrolytem, a pokud překonají celou jeho tloušťku, dojde ke zkratu, který baterii nevratně poškodí nebo ji zcela zničí.

Výzkumný tým z MPI-SusMat se proto soustředil na pochopení mechanismů, které tento proces pohánějí. Podle dosavadních hypotéz existují dvě hlavní příčiny selhání. První z nich je vnitřní napětí, které se hromadí uvnitř samotných dendritů při jejich růstu a může vést k mechanickému poškození elektrolytu. Druhá hypotéza hovoří o úniku elektronů podél hranic zrna v pevném elektrolytu, přičemž tyto elektrony mohou lokálně redukovat lithiové ionty a napomáhat tak vzniku a šíření dendritů. Obě teorie mají své zastánce a výzkum naznačuje, že v praxi se pravděpodobně uplatňují oba mechanismy zároveň, přičemž jejich relativní význam závisí na konkrétním materiálu a podmínkách provozu baterie.

Na základě hlubšího porozumění těmto procesům navrhuje tým Dr. Zhanga několik nových strategií, jak dendritům účinně čelit. První z nich spočívá ve zpevnění pevného elektrolytu, aby lépe odolával mechanickému prorůstání dendritů. Druhý přístup je na první pohled paradoxní: záměrné zavedení mikroskopických dutin do struktury elektrolytu. Tyto dutiny by měly fungovat jako jakési záchytné pasti, které dendrity zachytí a zastaví jejich postup dříve, než dosáhnou druhé elektrody. Třetí strategie se zaměřuje na ochranné povlaky nanášené přímo na lithiové elektrody, které by měly omezit samotný vznik dendritů již v zárodku.

Výzkum Max-Planck-Gesellschaft tak přináší nejen hlubší teoretické pochopení problému, ale i konkrétní technologické cesty, jak jej překonat. Cílem celého snažení je přeměnit pevné baterie z laboratorní kuriozity na praktickou a spolehlivou technologii, která najde uplatnění v každoden