德国马克斯·普朗克研究所揭示固态电池锂枝晶导致断裂机制

维度网讯，马克斯·普朗克可持续材料研究所（Max Planck Institute for Sustainable Materials）的跨学科团队在《自然》（Nature）杂志上发表研究成果，揭示了固态电池中锂枝晶引发陶瓷电解质断裂并导致短路的具体机制。固态电池被视为下一代储能技术，其优势在于更高的存储容量、安全性和理论寿命，但充电过程中锂枝晶的生长是制约其商业化的主要障碍。

针对锂枝晶这一反直觉现象，即柔软的锂金属能够穿透坚硬的陶瓷电解质，研究团队利用先进的真空低温表征技术进行了实验分析。实验与计算表明，锂枝晶会像水渗透岩石裂纹般在电解质中扩展并形成新裂缝，枝晶内部的压力累积最终导致固态电解质发生脆性断裂。研究未发现锂在晶界成核并融合的另一假说证据。

基于上述发现，团队提出了抑制枝晶的潜在策略，包括提升固态电解质强度以延缓裂纹形成、引入微腔以改变枝晶生长方向并偏转裂纹，以及对锂电极施加保护涂层。马克斯·普朗克研究所电池材料化学力学课题组组长Yuwei Zhang表示，理解材料行为对于将有前景的技术转化为实际应用至关重要。