作為最具潛力的“下一代動(dòng)力電池”,，固態(tài)電池被業(yè)界寄予厚望,。記者22日從中國(guó)科學(xué)院金屬研究所獲悉，利用原位透射電鏡技術(shù),，來(lái)自該所等單位的科研人員首次在納米尺度下觀察到固態(tài)電池內(nèi)部的短路變化過(guò)程,，成功找到固態(tài)電池短路的原因,，并揭示短路變化背后的鋰金屬析出機(jī)制。相關(guān)研究成果發(fā)表于《美國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)刊》,。

　　目前,，手機(jī)和電動(dòng)汽車都靠鋰電池供電，但常用的液態(tài)鋰電池存在安全隱患,。為了解決這個(gè)問(wèn)題,，科研人員正在開發(fā)一種更安全的全固態(tài)電池。這種電池用固態(tài)電解質(zhì)代替液態(tài)電解液,，還能搭配具有更高能量密度的鋰金屬負(fù)極,，讓電池儲(chǔ)能更多。不過(guò),，這種新電池也有個(gè)棘手的問(wèn)題：固態(tài)電解質(zhì)有時(shí)會(huì)突然短路,，導(dǎo)致電池失效。

　　在這項(xiàng)研究中,，科研人員通過(guò)原位電鏡觀察發(fā)現(xiàn),，固態(tài)電池短路的原因主要與內(nèi)部缺陷有關(guān)，比如晶界和孔洞,。這個(gè)過(guò)程分為兩步：先是軟短路,，后是硬短路。在軟短路階段,，鋰金屬像樹根一樣沿著缺陷生長(zhǎng),，形成臨時(shí)的導(dǎo)電通道。這些通道會(huì)頻繁出現(xiàn),，導(dǎo)致短路電流逐漸增大,。此時(shí)，固態(tài)電解質(zhì)就像被“訓(xùn)練”了一樣,，慢慢形成固定的導(dǎo)電通道,。隨著情況惡化，固態(tài)電解質(zhì)最終徹底喪失絕緣能力,，發(fā)生不可逆的硬短路,。

　　“在這個(gè)過(guò)程中，鋰金屬會(huì)像水銀滲入金屬一樣,，在微小裂縫中‘腐蝕’材料結(jié)構(gòu),，導(dǎo)致脆裂擴(kuò)散。最終,，電池從暫時(shí)漏電的軟短路徹底崩潰為永久的硬短路,。”論文通訊作者,、中國(guó)科學(xué)院金屬所研究員王春陽(yáng)說(shuō),，“我們的研究表明,，這種失效機(jī)制在多種無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)中普遍存在?！?/p>

　　基于以上發(fā)現(xiàn),，科研人員利用具有彈性和絕緣性的聚合物網(wǎng)絡(luò)，開發(fā)了一種新型的無(wú)機(jī)/有機(jī)復(fù)合固態(tài)電解質(zhì),，有效抑制了固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)部鋰金屬的析出和互連,，從而有效避免了電池短路問(wèn)題，大幅提高了電池的穩(wěn)定性和安全性,。（記者陸成寬）

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