安徽
根據央視的報道，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心的王春陽研究員攜手國際團隊，近期取得了重要科研成果。他們利用原位透射電鏡技術，首次在納米尺度上揭示了無機固態電解質中軟短路到硬短路的轉變機制，以及這一過程中析鋰動力學的奧秘。該研究成果已于 5 月 20 日發表在《美國化學會會刊》上。
如今，手機、電動汽車等眾多設備都依賴鋰電池供電。然而，液態鋰電池存在安全隱患，因此研究人員正致力于研發更安全的“全固態電池”。這種電池采用固態電解質替代液態電解液，還能搭配能量密度更高的鋰金屬負極。
不過，這種革命性的電池技術面臨一個棘手的問題——固態電解質會突然發生短路失效。
通過原位電鏡觀察發現，固態電解質內部的缺陷，如晶界、孔洞等，會誘導鋰金屬析出并相互連接，從而形成電子通路，直接導致固態電池短路。這一短路過程可分為兩個階段：軟短路和硬短路。
軟短路階段，納米尺度上的鋰金屬析出并瞬間互連，就像樹根沿著晶界、孔洞等缺陷生長，形成瞬間的導電通路。隨著軟短路高頻發生以及短路電流增大，固態電解質仿佛被“訓練”出記憶性導電通道，逐漸失去絕緣能力，最終引發不可逆的硬短路。
在此期間，固態電池內部的微小裂縫處，納米級的鋰金屬如同滲入金屬的水銀一般，“腐蝕”材料結構，導致脆裂蔓延，使電池從暫時漏電（軟短路）演變為永久短路（硬短路）。針對多種無機固態電解質的系統研究表明，這種失效機制在 NASICON 型和石榴石型無機固態電解質中普遍存在。
基于這些發現，研究團隊利用三維電子絕緣且具有機械彈性的聚合物網絡，開發出無機/有機復合固態電解質。這種新型電解質能有效抑制固態電解質內部的鋰金屬析出、互連以及由此引發的短路失效，顯著提升了其電化學穩定性。
這項研究通過闡明固態電解質從軟短路到硬短路的轉變機制，以及其與析鋰動力學的內在聯系，為固態電解質在納米尺度的失效機理提供了全新的認識，也為新型固態電解質的研發提供了堅實的理論依據。
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