改善可充电锂电池的新途径？
今天的锂离子电池大多数都是从汽车到手机的一切电源，使用液体作为两电极之间的电解质。而使用固体电解质可以为安全和储能能力提供主要优势，但尝试这样做却面临着意想不到的挑战。
电池中的电解质是正电极和负电极之间的材料 - 电池三明治中的一种填充。每当电池充电或排出时，离子（带电荷的原子或分子）从一个电极交叉到另一个电极。
但是这些液体电解质可以是易燃的，并且它们对由这种电池引起的一些火灾负责。它们也容易形成枝晶 - 从一个电极形成的薄的，手指状的金属突起，并且如果它们一直到达另一个电极，则可能产生可能损坏电池的短路。
研究人员试图通过使用由固体材料制成的电解液来解决这些问题，例如一些陶瓷。这可以消除可燃性问题，并提供其他巨大的好处，但测试表明，这种材料往往表现不太稳定，更容易发生短路。
根据这项研究，这个问题是研究人员一直专注于寻找固体电解质材料的错误性质。普遍的想法是确定材料的坚固性或挤压性（称为剪切模量的性质）是否树突可以渗透到电解质中。但是新的分析表明，这是最重要的表面光滑度。研究人员发现，电解液表面上的微观刻痕和划痕可以为金属沉积物开辟一条路。
这表明，Chiang说，只要注重实现更光滑的表面，就可以消除或大大减少固体电解质电池中枝晶形成的问题。除了避免与液体电解质相关的可燃性问题之外，这种方法也可以使用固体锂金属电极。这样做可能会使锂离子电池的能源容量增加一倍 - 即其能够为给定的重量存储能量，这对于车辆和便携式设备至关重要。
v解释说：“形成枝晶，导致最终的短路故障，是锂金属可再充电电池无法实现的主要原因。 （锂金属电极通常用于不可充电电池，但这是因为在充电过程中仅形成枝晶。）
Chiang说，锂可充电电池中枝晶形成的问题首次得到公认，45年后，这个问题还没有得到解决，但目标仍然是诱人的，因为电池的容量有可能翻番通过使用锂金属电极。
在过去几年中，许多团体一直在尝试开发固体电解质作为使用锂金属电极的方式。蒋介石说，有两种主要的类型，磷化锂和金属氧化物。在所有这些研究工作中，普遍的想法之一是材料需要坚硬，没有弹性。但这些材料往往在实验室测试中显示出不一致和混乱的结果。
Chiang说，这个想法是有道理的，更硬的材料应该更能抵抗试图压在其表面上的东西。但是新的工作，其中团队测试了四种不同品种的潜在固体电解质材料的样品，并观察了充电和放电循环中如何进行的细节，表明树枝实际上形成硬质固体材料的方式遵循完全不同的过程比在液态电解质中形成的那些。
在固体表面上，来自一个电极的锂开始通过电化学反应沉积到电解质表面上存在的任何微小的缺陷，包括微小的凹坑，裂缝和划痕。一旦初始沉积物形成这样的缺陷，它将继续构建 - 并且令人惊讶的是，堆积从枝晶尖端延伸而不是从其底部延伸，因为它迫使其进入固体，像楔形一样起作用开辟了更广阔的裂缝。
Chiang说，这些材料对材料表面缺陷的数量和尺寸都不敏感，而不是材料的大体积性质。 “这是导致故障的裂纹传播...它告诉我们，我们应该关注更多的是表面的质量，我们可以如何平滑和无缺陷地制造这些固体电解质膜。
