中外科研人员合作揭开固态电池短路成因

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xinwen.mobi 发表于 2025-5-23 07:19:24 | 显示全部楼层 |阅读模式

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近日，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心研究员王春阳联合国际团队，利用原位透射电镜技术在纳米尺度首次揭开了固态电池突发短路成因，相关成果已于5月20日发表在《美国化学学会杂志》上。研究发现，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形成的电子通路是导致固态电池短路的直接原因。这一过程分为软短路和硬短路两个阶段。具体如下：软短路阶段：锂离子在电场驱动下迁移时，缺陷处的电场畸变会导致局部电流密度激增，迫使锂金属以纳米级“树根”形态沿缺陷生长，形成瞬间导电通路，即软短路。此时的锂金属就像树根一样沿着晶界、孔洞等缺陷生长，产生瞬间导电通路，但这一阶段的短路具有一定的可逆性。硬短路阶段：随着软短路的高频发生和短路电流增加，固态电解质会逐步形成记忆性导电通道，最终彻底丧失绝缘能力，引发不可逆的硬短路，导致固态电池失效。针对多种无机固态电解质的系统研究表明，这一失效机制在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中具有普遍性。基于这些发现，研究团队利用具有机械柔性且电子绝缘的三维聚合物网络，发展了“刚柔并济”的无机－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。

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