解析鋰滲透如何破解

據(jù)外媒報(bào)道，麻省理工大學(xué)（MIT）的研究人員與德國(guó)的同行們共同提出，若采用表面光滑的固態(tài)電解質(zhì)（solid electrolyte），可防止有害的鋰滲透（Li infiltration）現(xiàn)象出現(xiàn)，進(jìn)而提升固態(tài)鋰離子電池的性能。

研究人員試圖解決這類問題，向固態(tài)電解質(zhì)內(nèi)添加了陶瓷等其他材料。盡管固態(tài)電解質(zhì)能解決電解液的易燃性問題，但經(jīng)測(cè)試表明，這類材料的性能不太穩(wěn)定，短路的頻率比預(yù)期高。

據(jù)新研究表明，問題在于此前的研究人員選錯(cuò)了研究方向，他們旨在找尋一款可制造固態(tài)電解質(zhì)的材料。他們認(rèn)為材料的硬度（firmness）或剪切模量（shear modulus）將決定樹突（dendrites）是否會(huì)滲入電解質(zhì)。但據(jù)新分析表明，表面的光滑度才是該問題的關(guān)鍵所在，電解質(zhì)表面的細(xì)微裂紋及劃痕將導(dǎo)致金屬物的積聚。

在發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)（electrochemical reaction）后，來自電解質(zhì)的鋰（離子）將開始積聚到其表面細(xì)微瑕疵（包括：細(xì)微的凹點(diǎn)、裂痕、劃痕）處。一旦鋰離子開始在瑕疵處形成積聚，這一情況將會(huì)持續(xù)下去。令人感到詫異的是，積聚物是從樹突的尖端開始，而非從其基部開始，進(jìn)而導(dǎo)致固態(tài)積聚物的形成，就像是用個(gè)楔子，將裂紋挖得更寬。

這表明研究人員需要將研究重心放在提升固態(tài)電解質(zhì)表面的光滑度，這樣或?qū)⑾驑O大地減少電池固態(tài)電解質(zhì)樹突的生成數(shù)量。為避免產(chǎn)生易燃問題，或許未來還會(huì)采用固態(tài)鋰金屬電極。此外，該舉措或?qū)⑹逛囯x子電池的能量密度翻番。

樹突的形成將導(dǎo)致短路故障，該問題一度成為鋰電池的技術(shù)難題。