在动力电池领域，固态电池被誉为最具颠覆性的“明日之星”，承载着业界的无限期待。近日，中国科学院金属研究所传来振奋人心的消息：借助尖端的原位透射电镜技术，来自该所及其他机构的科研人员成功捕捉到了固态电池内部短路现象的微妙演变，首次在纳米尺度下揭示了固态电池短路的根本原因，并深入剖析了锂金属析出机制的奥秘。这一突破性成果已在《美国化学会会刊》上发表。
现如今，无论是智能手机还是电动汽车，都离不开锂电池的驱动。然而，传统液态锂电池的安全隐患始终如影随形。为了突破这一瓶颈，科研人员正全力研发一种更加安全可靠的全固态电池。该电池采用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，以期实现更高的储能能力。然而，固态电解质偶尔发生的短路问题，一直是制约其商业化进程的关键因素。
此次研究中，科研人员借助原位电镜技术，发现固态电池短路的罪魁祸首在于其内部结构缺陷，如晶界和微小孔洞。短路过程可大致分为两个阶段：首先是软短路阶段，锂金属如同蔓延的藤蔓，沿着缺陷处不断生长，形成临时的导电通道。这些通道反复出现，使得短路电流逐渐加剧，固态电解质逐渐“适应”并形成固定的导电路径。随着情况不断恶化，固态电解质最终完全丧失绝缘性能，导致无法挽回的硬短路发生。
“锂金属在微小裂缝中的渗透，犹如水银侵蚀金属般，不断‘侵蚀’材料结构，导致脆裂蔓延。最终，电池从偶尔漏电的软短路状态，彻底陷入无法逆转的硬短路绝境。”论文通讯作者、中国科学院金属所研究员王春阳形象地解释道，“我们的研究表明，这种失效机制在多种无机固态电解质中普遍存在，不容忽视。”
基于上述发现，科研人员巧妙地利用具有弹性和绝缘性能的聚合物网络，创新性地开发了一种新型无机/有机复合固态电解质。这种电解质有效抑制了锂金属的析出和互连，从而显著降低了电池短路的风险，大幅提升了电池的稳定性和安全性。这一创新成果，无疑为固态电池的商业化进程注入了强劲的动力。（陆成宽）