近日，美国斯坦福大学的研究人员取得了一项关于固态锂电池的关键进展。他们发现，在固态电解质表面通过退火工艺施加一层极薄的银涂层，能有效抑制电解质开裂，显著提升电池的耐用性。这项由机械工程系副教授Wendy Gu和Precourt能源研究所主任William Chueh教授共同领导的研究，已于近期发表在权威学术期刊《自然材料》上。

长期以来，使用固态电解质的锂金属电池因其更高的安全性、能量密度和更快的充电速度而被视为下一代储能技术。但其核心材料——一种允许锂离子穿梭的陶瓷固态电解质(如LLZO)——质地脆硬，在制造和使用过程中极易产生微米甚至纳米尺度的裂纹。这些缺陷在电池循环，尤其是快充时，会成为锂金属向内生长的突破口，形成枝晶，最终导致电池短路失效。制造完全没有缺陷的叠层电池结构成本极高且近乎不可能，因此，寻找一种强化表面、阻止裂纹扩展的实用方法至关重要。

斯坦福团队基于此前对裂纹形成机制的研究，创新性地采用了离子形式的银(Ag+)进行表面处理。他们在LLZO电解质表面沉积了仅3纳米厚的银层，随后在300摄氏度下进行退火。热处理使银原子扩散至电解质表面下20至50纳米的深度，置换了晶格结构中更小的锂原子，并以带正电的银离子形式存在。这种“纳米级银掺杂”从根本上改变了裂纹萌生和扩展的方式。实验表明，经处理的电解质表面抗断裂机械压力提升了近五倍。同时，银离子的存在能有效阻止锂金属向既有缺陷内部侵入，抑制了破坏性锂枝晶的生长，从而大幅提升了电解质在快充等严苛条件下的稳定性。

该研究成果为开发耐用、抗失效的下一代固态电池电解质提供了一种新颖且颇具潜力的表面工程策略。研究表明，这种超薄涂层方法可能扩展至更广泛的陶瓷材料体系，通过使用比锂离子更大的金属离子(如铜，但银效果更佳)进行表面掺杂，来增强其在极端电化学与机械条件下的稳定性。展望未来，研究团队正致力于在完整的电池中验证该技术的可扩展性与长循环性能，并探索将其应用于硫基等其他固态电解质体系。此项研究也有望为缓解锂资源供应链压力的钠电池技术发展提供启发。

出版详情：标题：《纳米涂层异质掺杂影响脆性固体电解质中锂离子嵌入的力学性能》，发表于《自然·材料》(2026)，期刊信息：《自然·材料》