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固态电池为何会突然短路？中外团队合作研究首次找到“元凶”
北京5月21日电 (记者 孙自法)当今世界，各类电池能够说是人们不可或缺的日常用品之一。可是，被誉为革命性的、更防护的“全固态电池”面临一个致命难题——固态电解质会忽然短路失效，其缘由何在、有何解答之道？备受学术界、产业界关心。
记者5月21日从中国科学院金属探索所获悉，该所沈阳原料科学国家探索中心王春阳探索员主管的国际协作团队近日在这层面取得重要突破，他们利用原位透射电镜工艺，首次在纳米尺度揭示出无机固态电解质中的软短路—硬短路转变制度及其背后的析锂推力学。
这项找到导致固态电池忽然短路“元凶”的重要探索效果论文，近日在国际行业学术期刊《美国化学会会刊》(Journal of the American Chemical Society)上线发表。
论文第一作者和共同通讯作者王春阳探索员介绍说，手机、电动汽车都依赖锂电池供电，但液态锂电池有着防护隐患，探索人员此刻研发更防护的“全固态电池”，用固态电解质取代液态电解液，一起还能搭配能量密度更高的锂金属负极，但固态电解质会忽然短路失效的难题一直未能破解。
在本项探索中，协作团队经由原位电镜观察发觉，固态电解质内部缺陷(如晶界、孔洞等)诱导的锂金属析出和互连造成的电子通路径直导致了固态电池的短路，这一历程分为软短路和硬短路两个时期。
软短路源于纳米尺度上锂金属的析出与瞬时互连，这时的锂金属就像树根相同沿着晶界、孔洞等缺陷生长，造成瞬间导电短路。随后，伴跟着软短路的高频产生和短路电流提高，固态电解质就像被“训练”过的智能开关，逐步造成记忆性导电通道，最终彻底丧失绝缘水平，引发不可逆的硬短路。
王春阳指出，在此历程中，固态电池内部的微小裂缝处，纳米级的锂金属像渗入金属的水银般“腐蚀”原料构造，引发脆裂蔓延，使电池从暂时漏电(软短路)彻底崩溃为永久短路(硬短路)。针对多种无机固态电解质的平台探索表明，这一失效制度在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中拥有广泛性。
基于这些发觉，探索团队利用三维电子绝缘且机械弹性的聚合物网络，研发出无机/有机复合固态电解质，可有效抑制固态电解质内部的锂金属析出、互连及其诱发的短路失效，显著提升其电化学稳定性。
这次探索经由阐明固态电解质的软短路-硬短路转变制度及其与析锂推力学的内在关联，既为固态电解质的纳米尺度失效机理给予全新认知，也为新型固态电解质的研发给予学说依据。“一起，还凸显出先进透射电子显微工艺，在解答动力范畴重要科学疑问层面扮演的重要身份。”王春阳说。(完)
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