维度网讯，麻省理工学院（MIT）和慕尼黑工业大学（TUM）的研究团队准确识别出固态电池中枝晶形成的根本原因，并提出了一种抑制方法。

该团队发现，固态电池中的枝晶源于电解质晶粒接触边界处隐藏的电不平衡。这些电不平衡会阻挡锂离子并捕获泄漏的电子，从而破坏电荷的正常传导。通过调整电解质的处理工艺，研究人员将这些电陷阱最小化，有效减少了电子泄漏。这一调整使材料的临界电流密度提升了超过300%，有望实现更快充电和更持久的固态电池。

固态电池用固体陶瓷或塑料电解质替代了锂离子电池中的液体电解质。然而，实际应用中枝晶导致的短路问题一直阻碍其发展。枝晶是微小的锂金属尖刺，会刺穿固体电解质。固态电解质由数十亿个紧密堆积的微米级单晶（晶粒）组成，晶粒间被微观晶界隔开。长期以来，人们怀疑这些晶界具有独特的化学和电学性质，会阻挡离子、泄漏电子并引发短路枝晶，但驱动这一破坏性相互作用的确切机制此前尚不明确。

在这项研究中，研究人员通过建模晶界处局部电不平衡如何破坏电荷运动，揭示了其中的干扰机制。他们使用电子显微镜、机器学习和先进光谱技术对固态电解质材料——锆酸镧锂（LLZO）进行了测试。结果显示，晶界核心带有局部电荷，会阻挡锂离子同时捕获电子。电子的积累减少了附近锂离子的电荷，迫使它们固化为会破坏电池的金属枝晶。基于这些发现，研究人员调整了LLZO电解质的处理条件，以最小化晶界处的负电荷。经过工程改造的电解质使锂离子能够快速通过，同时抑制电子泄漏。该修复效果显著，新材料承受的临界电流密度比标准样品高出300%以上，且未形成枝晶。该研究由MIT材料科学与工程系教授Harry Tuller领导，研究成果已发表在《自然·纳米技术》（Nature Nanotechnology）期刊上。