Et massivt studieområde av forskere over hele verden er å forbedre batterier for bruk i elektriske kjøretøy og andre elektroniske enheter. De fleste moderne elektriske kjøretøyer er avhengige av litiumion-batterier, men de er ikke ideelle på grunn av kostnadene, vekten og hvor lang tid de tar å lade. Forskere har forsøkt å erstatte konvensjonelle litium-ion-batterier med solid-state litium-metall-batterier i flere tiår.Fordelen av solid-state-batterier er vesentlig mer energi i samme volum og deres evne til å lade mye raskere. Harvard-forsker Xin Li og hans team av forskere har designet et stabilt litium-metall solid-state batteri som kan lades og utlades minst 10 000 ganger. Det er et mye høyere antall sykluser enn det som tidligere har blitt demonstrert med lignende batteridesign. Batteriet har også en høystrømsdesign og ble sammenkoblet med et kommersielt katodemateriale med høy energitetthet.
Forskere sier at teknologien kan øke levetiden til elektriske kjøretøyer til å matche den for bensinbiler ved 10 til 15 år uten å måtte bytte ut batteriet. Den høye strømtettheten baner også vei for elektriske kjøretøy som kan lades helt opp på 10 til 20 minutter. Kjemi er den største utfordringen for å lage litium-metallbatterier fordi tradisjonelle batterier kjemi utvikler noe kjent som dendritter som kan føre til at batteriet kortslutter eller fanger seg Brann.
Li og teamet hans designet et flerlagsbatteri med forskjellige materialer med varierende stabilitet mellom anoden og katoden. Denne designen forhindrer penetrasjon av litiumdendritter ved å kontrollere og inneholde dem i stedet for å stoppe dem helt. Batteriet har også selvhelbredende egenskaper som gjør at det kan fylle igjen hull skapt av dendritter.
Designet utviklet av Harvard-forskerne er et proof of concept som viser at litium-metall solid-state-batterier kan være konkurransedyktige med kommersielle litium-ion-batterier. Fleksibiliteten og allsidigheten til flerlagsdesignen er også potensielt kompatibel med masseproduksjonsprosedyrer. Forskerne bemerker imidlertid at det vil være enkelt å skalere opp til kommersiell kapasitet for et bedre design, og det gjenstår praktiske utfordringer.