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中外科研人員合作揭開固態電池短路成因

2025/5/22 8:53:26    來源：新華社CNML文字

　　新華社沈陽5月21日電（記者王瑩）經過中外科學家的共同努力，固態電池相關研究取得新突破。近日，中國科學院金屬研究所沈陽材料科學國家研究中心研究員王春陽聯合國際團隊，利用原位透射電鏡技術在納米尺度首次揭開了固態電池突發短路成因，并提出相應對策，研究成果5月20日發表在《美國化學學會雜志》上。

　　當前，手機、電動汽車都依賴鋰電池供電，但液態鋰電池存在一定安全隱患。研究人員正在研發更安全的“全固態電池”，用固態電解質取代液態電解液，同時還能搭配能量密度更高的鋰金屬負極。然而這種革命性電池面臨一個致命難題：固態電解質會突然短路失效。

　　科研人員用原位透射電鏡觀察發現，固態電解質內部缺陷（如晶界、孔洞等）誘導的鋰金屬析出和互連形成的電子通路直接導致了固態電池的短路，這一過程分為兩個階段：軟短路和硬短路。軟短路源于納米尺度上鋰金屬的析出與瞬時互連，這時的鋰金屬就像樹根一樣沿著晶界、孔洞等缺陷生長，形成瞬間導電通路，即軟短路。伴隨著軟短路的高頻發生和短路電流增加，固態電解質最終徹底喪失絕緣能力，引發不可逆的硬短路。

　　基于這些發現，研究團隊利用具有機械柔性且電子絕緣的三維聚合物網絡，發展了“剛柔并濟”的無機－有機復合固態電解質，有效抑制了固態電解質內部的鋰金屬析出、互連及其誘發的短路失效。

　　該研究通過闡明固態電解質的軟短路－硬短路轉變機制及其與析鋰動力學的內在關聯，為固態電解質的納米尺度失效機理提供了全新認知，為新型固態電池的開發提供了新的理論依據。

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