◎ 科技日报记者 陆成宽
记者22日从中国科学院金属研究所获悉，利用原位透射电镜技术，来自该所等单位的科研人员，首次在纳米尺度下观察到固态电池内部的短路变化过程，成功找到固态电池短路的原因，并揭示短路变化背后的锂金属析出的具体机制。相关研究成果发表于《美国化学会会刊》。
目前，手机和电动汽车都靠锂电池供电，但常用的液态锂电池存在安全隐患。为了解决这个问题，科研人员正在开发一种更安全的全固态电池。这种电池用固态电解质代替了液态的电解液，还能搭配具有更高能量密度的锂金属负极，让电池储能更多。不过，这种新电池也有个棘手的问题：它的固态电解质有时会突然短路，导致电池失效。
在这项研究中，科研人员通过原位电镜观察发现，固态电池短路的原因主要与内部缺陷有关，比如晶界和孔洞。这个过程分为两步：先是软短路，后是硬短路。在软短路阶段，锂金属像树根一样沿着缺陷生长，形成临时的导电通道。这些通道会频繁出现，导致短路电流逐渐增大。此时，固态电解质就像被“训练”了一样，慢慢形成固定的导电通道。随着情况恶化，固态电解质最终彻底丧失绝缘能力，发生不可逆的硬短路。
基于以上发现，科研人员利用具有弹性和绝缘性的聚合物网络，开发了一种新型的无机/有机复合固态电解质，有效抑制了固态电解质内部锂金属的析出和互连，从而有效避免了电池短路问题，大幅提高了电池的稳定性和安全性。
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