Một giải pháp mới nổi cho những vấn đề này có thể là sử dụng “pin thể rắn”. Những loại pin này khác với tiêu chuẩn bằng cách thay thế lõi chất lỏng - được gọi là chất điện phân - bằng vật liệu hoàn toàn rắn như chất dẫn ion gốm. Do đó, chúng mang lại nhiều lợi ích như bền chắc về mặt cơ học, không bắt lửa, dễ dàng thu nhỏ và chống lại sự dao động của nhiệt độ.

Nhưng pin thể rắn cho thấy các vấn đề của chúng sau vài chu kỳ sạc và xả: Mặc dù các cực dương và cực âm của pin ban đầu vẫn được tách biệt về điện với nhau, nhưng cuối cùng chúng được kết nối điện với nhau bằng các quy trình bên trong pin: “Lithium đuôi gai” từ từ phát triển trong pin. Các đuôi gai lithium này phát triển từng bước trong mỗi quá trình sạc cho đến khi hai cực được kết nối. Kết quả: pin bị đoản mạch và "chết". Tuy nhiên, cho đến nay, các quy trình vật lý chính xác diễn ra trong quy trình này vẫn chưa được hiểu rõ.

Một nhóm do Rüdiger Berger từ bộ phận của Hans-Jürgen Butt đứng đầu hiện đã giải quyết vấn đề và sử dụng một phương pháp kính hiển vi đặc biệt để điều tra các quy trình chi tiết hơn. Họ đã điều tra câu hỏi về nơi các sợi nhánh liti bắt đầu phát triển. Nó có giống như trong một hang đá chảy thạch nhũ mọc ra từ trần hang và măng đá mọc ra từ nền cho đến khi chúng hợp lại ở giữa và tạo thành cái gọi là “măng đá” không? Không có đỉnh và đáy trong pin — nhưng đuôi gai có phát triển từ cực âm sang cực dương hay từ cực dương sang cực âm không? Hay chúng phát triển như nhau từ cả hai cực? Hay có những vị trí đặc biệt trong pin dẫn đến quá trình tạo mầm và sau đó là sự phát triển đuôi gai từ đó?

Nhóm của Rüdiger Berger đặc biệt xem xét cái gọi là “ranh giới hạt” trong chất điện phân rắn gốm. Những ranh giới này được hình thành trong quá trình sản xuất lớp rắn: Các nguyên tử trong tinh thể gốm về cơ bản được sắp xếp rất đều đặn. Tuy nhiên, do những dao động nhỏ, ngẫu nhiên trong sự phát triển của tinh thể, các cấu trúc dạng đường thẳng được hình thành trong đó các nguyên tử được sắp xếp không đều nhau — cái gọi là “ranh giới hạt”.

Các ranh giới hạt này có thể nhìn thấy được bằng phương pháp hiển vi của chúng — “Kelvin Probe Force Microscopy” — trong đó bề mặt được quét bằng một đầu nhọn. Chao Zhu, một nghiên cứu sinh tiến sĩ làm việc với Rüdiger Berger cho biết: “Nếu pin thể rắn được sạc, Kính hiển vi Lực thăm dò Kelvin sẽ thấy rằng các electron tích tụ dọc theo ranh giới hạt — đặc biệt là gần cực âm.” Cái sau chỉ ra rằng ranh giới hạt không chỉ thay đổi sự sắp xếp của các nguyên tử gốm mà còn cả cấu trúc điện tử của chúng.

Do sự tích tụ của các electron — tức là các hạt âm — các ion lithium tích điện dương di chuyển trong chất điện phân rắn có thể bị khử thành lithium kim loại. Kết quả: cặn liti và đuôi gai liti hình thành. Nếu quá trình sạc được lặp lại, dendrite sẽ tiếp tục phát triển cho đến khi các cực của pin được kết nối. Sự hình thành các giai đoạn ban đầu như vậy đối với sự phát triển sợi nhánh chỉ được quan sát thấy ở cực âm — cũng chỉ được quan sát thấy ở cực này. Không có sự tăng trưởng nào được quan sát thấy ở cực dương đối diện.

Các nhà khoa học hy vọng rằng với sự hiểu biết chính xác về các quá trình tăng trưởng, họ cũng sẽ có thể phát triển các cách hiệu quả để ngăn chặn hoặc ít nhất là hạn chế sự tăng trưởng ở cực âm để trong tương lai, pin thể rắn lithium an toàn hơn cũng có thể được sử dụng trong các ứng dụng băng thông rộng.