近日，一项美国麻省理工的研究为固态锂电池的进一步突破性发展提供了线索。
在11月18日的《焦耳》杂志中，由美国麻省理工大学华裔科学家，蒋业明教授带领的团队成功诠释了可充电锂电池内锂枝晶的形成原因，以及如何避免其穿过电解液的方式，解决了固态锂电池发展中的困难，为设计出更轻、更紧凑、更平安的电池的迈出了重要一步。
《焦耳》是Nature子刊级别杂志，能源范畴的顶级刊物。
研究指出，今朝来看，可充电锂金属电池的商业用途还很有限，其中一个重要的原因就是锂枝晶（树突）。锂枝晶是一种细长的触须状金属细丝，在电池屡次充放电循环后于锂阳极上形成的微小的树状缺陷，假如树突与阴极接触，就会致使电池短路。
科学家们一直以来都致力于用锂金属阳极取代现有电池中使用的石墨阳极，锂金属阳极的理论容量是传统石墨阳极的10倍，可是，由于树突的存在也会大大缩短电池的使用寿命。 因此，媒体称，麻省理工大学此次在锂枝晶研究上的突破，是固态锂电池发展之路上的重要里程碑。
锂枝晶是因机械应力形成
在之前的研究中，一些研究职员以为，锂枝晶是在纯电化学进程而非是机械进程形成的，但麻省理工大学团队在研究中发现，致使问题的是机械应力。
电池枝晶的形成进程通常发生在不透明材料的深处，无法直接观察到，因此研究职员开辟了一种使用透明电解液制造薄电池的方式，可直接看到和记录整个进程。
蒋业明教授说，在小组早期的研究中，他们有了一个“意想不到的”的发现：在电池充放电的进程中，用于固态电池的电解质材料可以被锂穿透，同时他们还发现锂离子会在电池两侧往返移动，这种往返穿梭致使了电极的体积发生了变化。
蒋教授称，这种体积上的变化使固体电解质中发生了机械应力，他说：
由于固体电解质必须与两个电极连结完全接触，因此发生了机械应力。
因此锂的沉积，使电池一侧的体积增加了。假如存在微小的缺陷，在电池使用的进程中，就会对这些致使开裂的微小缺陷造成压力，发生锂枝晶。
运用机械应力便可以控制锂枝晶偏向
因此，在发现机械应力是发生锂枝晶的原因后，蒋教授团队就起头着手研究，怎么操纵机械应力控制锂枝晶。
从此前的研究报告来看，几十年来，研究职员一直以为坚固的固体电解质，如陶瓷制成的电解质最能避免树突穿透电池，也有很多人以为，需要从一起头就阻止树突的“形成”或“成核”，否则就会像在汽车挡风玻璃上分散的小裂缝一样。
而蒋业明发现，只需施加和开释压力，便可直接控制锂枝晶的生长，使锂枝晶与力的偏向完全一致，并不需要消除锂枝晶：对机械应力的运用可以引导它们与两个电极连结平行，并避免它们穿过另一侧，从而不会引起短路等现象。蒋教授说：
我们通过使用机械压力来弯曲材料，以此来证实我们是可以控制锂枝晶的生长偏向的。
同时，MIT团队还设计出在商用电池中实现的几种方式。该装置可以连系具有分歧热膨胀性能的材料来运用机械应力，或是在材料中“搀杂”嵌入原子，使其变形并处于永久的应力状态。
而且更重要的是，实验表白，大约在150到200兆帕斯卡的压力足以阻止锂枝晶穿过电解液，今朝该方案是完全可以实现的。
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