鋰離子電池通常會在電極之間形成針狀結構，這會使電池短路，有時會引起火災。現在，一個國際研究人員團隊找到了一種培養和觀察這些結構的方法，以了解阻止或防止其出現的方法。
「由於晶須很小，因此很難檢測到晶須的成核並觀察其生長。」 賓夕法尼亞州立大學機械工程學教授Sulin Zhang說，「鋰的極高反應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厚度僅幾百納米的針狀結構，可以從鋰電極通過液體或固體電解質向正極生長，使電池短路，有時引起火災。
來自中國、喬治亞理工學院和賓夕法尼亞州立大學的合作團隊利用二氧化碳氣氛，在環境透射電子顯微鏡(ETEM)中成功培養出了鋰晶須。二氧化碳與鋰的反應形成有助於穩定晶須的氧化物層。
他們在本周的《自然·納米技術》雜誌上發表了其研究結果。該論文是「通過原位ETEM-AFM揭示鋰晶須的生長和應力產生」。
該團隊創造性地使用原子力顯微鏡(AFM)尖端作為對電極，集成的ETEM-AFM技術允許同時對晶鬚生長進行成像並測量生長應力。 如果生長應力過高，它將滲透並破壞固體電解質，並使晶須繼續生長，最終使電池短路。
Sulin Zhang說：「現在我們知道了生長應力的極限，我們可以相應地設計固體電解質以防止這種情況。」 基於鋰金屬的全固態電池因其更高的安全性和更強的能量密度而備受青睞。
Sulin Zhang說，這項新技術將受到機械和電化學界的歡迎，並將在許多其他應用中發揮作用。
研究小組的下一步工作是觀察樹枝狀晶體在TEM下與更真實的固態電解質形成的過程，以確切地了解發生了什麼。
原文出處：https://phys.org/news/2020-01-method-lithium-dendrites-safer-batteries.html