鋰離子電池通常會在電極之間形成針狀結(jié)構(gòu)，這會使電池短路，有時會引起火災(zāi)。現(xiàn)在，一個國際研究人員團隊找到了一種生長和觀察這些結(jié)構(gòu)的方法，以了解阻止或防止其出現(xiàn)的方法。

賓夕法尼亞州立大學(xué)機械工程學(xué)教授張素林說：“由于晶須很小，因此很難檢測到晶須的形核并觀察其生長。” “鋰的極高反應(yīng)活性也使得很難通過實驗檢查其存在和測量其性能�！�

鋰晶須和樹枝狀晶體是僅幾百納米厚的針狀結(jié)構(gòu)，可以從鋰電極通過液體或固體電解質(zhì)向正極生長，使電池短路，有時引起起火。

來自中國，佐治亞理工學(xué)院和賓夕法尼亞州立大學(xué)的合作團隊在二氧化碳氣氛下，在環(huán)境透射電子顯微鏡（ETEM）中成功生長了鋰晶須。二氧化碳與鋰的反應(yīng)形成有助于穩(wěn)定晶須的氧化物層。

他們在本周的《自然納米技術(shù)》中在線報告了他們的結(jié)果。該論文是“通過原位ETEM-AFM揭示鋰晶須的生長和應(yīng)力產(chǎn)生”。

創(chuàng)新地，該團隊使用原子力顯微鏡（AFM）尖端作為對電極，集成的ETEM-AFM技術(shù)允許同時對晶須生長進行成像并測量生長應(yīng)力。如果生長應(yīng)力過高，它將滲透并破壞固體電解質(zhì)，并使晶須繼續(xù)生長，最終使電池短路。

張說：“現(xiàn)在我們知道了生長壓力的極限，我們可以相應(yīng)地設(shè)計固體電解質(zhì)以防止這種情況�！� 基于鋰金屬的全固態(tài)電池是期望的，因為其具有更高的安全性和更高的能量密度。

張說，這項新技術(shù)將受到機械和電化學(xué)界的歡迎，并將在許多其他應(yīng)用中有用。

該團隊的下一個目標是觀察在TEM下與更真實的固態(tài)電解質(zhì)形成的樹枝狀晶體，以確切地了解發(fā)生了什么。