斯坦福大学研究发现：机械压缩固态电池固态电解质可引导锂枝晶生长方向

与传统的锂离子电池不同，固态电池用固态陶瓷材料替代液态电解质，有望实现更高的能量密度和更好的可靠性。充电时，锂离子穿过陶瓷电解质向负极移动，部分离子可能进入材料中的微小缺陷并转化为金属锂，形成针状结构——枝晶。当这些结构向对侧电极生长时，可能桥接电池并引发短路。研究团队使用形状记忆合金环压缩固态电解质，加热至170摄氏度时，环收缩并挤压电池。压缩并未完全阻止枝晶形成，而是改变了其生长方式：枝晶不再垂直向电极传播，而是在电解质内部水平扩展，从而避免接触电极，使电池得以继续运行。研究人员还利用SLAC国家加速器实验室的斯坦福同步辐射光源进行X射线追踪，测量显示内部枝晶在孔隙和晶界连接处等缺陷处形成，直接证明枝晶可在电解质内部产生，解决了固态电池研究中的一个长期疑问。曾在斯坦福大学从事博士后研究、现为加拿大滑铁卢大学助理教授的Teng Cui表示：“我们产生了数量空前的枝晶，但枝晶并未使电池短路。这表明力学与电化学之间存在密切关系，可能为电池设计带来新策略。”压缩后的电池在产生大量内部枝晶的情况下，仍持续工作了数千次充放电循环。