锂金属电池凭借体积小、重量轻、能量密度高的优势，成为极具潜力的储能技术，但枝晶生长导致的短路问题一直是其发展障碍。此前，聚合物基电解质被视为抑制枝晶生长的有效方法，因其稳定性与安全性优于液态电解质，且能隔离电极防止短路。

然而，慕尼黑工业大学物理学家法比安·阿普费尔贝克及其团队在《自然通讯》发表的研究揭示了新发现。阿普费尔贝克表示：“测量结果显示，树枝状晶体生长可直接发生在聚合物电解质内部，而非仅在电极与电解质界面处。”这一发现挑战了电池研究的核心假设。彼得·穆勒-布施鲍姆教授补充道：“此前认为枝晶仅生长于界面处，但实际它也出现在远离界面的地方，这令人惊讶。”

为深入探究，研究团队采用纳米聚焦广角X射线散射实验，在汉堡德国电子同步加速器DESY进行。他们利用直径仅350纳米的X射线束，首次实现了对电池工作过程中聚合物基电解质内部微观变化的可视化。为此，团队开发了微型电池，可在实际工作条件下观察。这一技术突破为理解枝晶生长机制提供了新视角。

穆勒-布施鲍姆教授指出：“这项新知识将助力开发从一开始就避免内部结晶过程的材料，推动更高效、更安全、更持久的储能技术发展。”研究不仅揭示了枝晶生长的新路径，也为未来锂金属电池电解质的设计提供了科学依据。

更多信息： Fabian AC Apfelbeck 等人，《利用原位纳米聚焦广角X射线散射技术观察到锂金属电池聚合物电解质内部的局部结晶》，《自然通讯》 (2025)。