手机、电动汽车均依赖锂电池供电，但液态锂电池存在安全隐患。因此，研究人员正在开发更安全的“全固态电池”，以固态电解质取代液态电解液，并搭配能量密度更高的锂金属负极。然而，这种新型电池面临一个关键问题：固态电解质会突然短路失效。

中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心王春阳研究员与国际团队合作，近期取得重要突破。他们利用原位透射电镜技术首次在纳米尺度揭示了无机固态电解质中软短路－硬短路转变机制及其背后的析锂动力学。该研究成果于5月20日发表在《美国化学会会刊》。

研究发现，固态电解质内部缺陷（如晶界、孔洞等）诱导锂金属析出和互连，形成电子通路，直接导致固态电池短路。这一过程分为两个阶段：软短路和硬短路。

软短路源于纳米尺度上锂金属的析出与瞬时互连，锂金属沿晶界或孔洞生长，形成短暂导电通路。随后，随着软短路频率增加和短路电流上升，固态电解质逐步形成记忆性导电通道，最终彻底丧失绝缘能力，引发不可逆的硬短路。

在此过程中，固态电池内部微小裂缝处的纳米级锂金属像水银般“腐蚀”材料结构，使电池从暂时漏电（软短路）转变为永久短路（硬短路）。研究表明，这一失效机制在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中具有普遍性。

基于上述发现，研究团队开发了三维电子绝缘且机械弹性的聚合物网络作为无机/有机复合固态电解质，有效抑制了固态电解质内部锂金属析出、互连及其诱发的短路失效，显著提升了其电化学稳定性。

该研究阐明了固态电解质软短路－硬短路转变机制及其与析锂动力学的内在关联，为固态电解质的纳米尺度失效机理提供了全新认知，并为新型固态电解质的设计和开发提供了理论依据。

免责声明：本文内容由开放的智能模型自动生成，仅供参考。