法拉第研究所阐明固态电池失效原因

据外媒报道，法拉第研究所（Faraday Institution）的科学家，在了解固态电池失效原因方面取得重要进展。

(图片来源：azom)

研究人员为这一科学难题的关键部分提供了答案。

新型“超越锂离子”电池化学设计，应逐步提升电动汽车电池的续航里程和安全性，同时提供成本效益。固态电池属于这方面的潜在技术，然而，受若干关键技术挑战的影响，这种电池会在充放电时出现失效现象，从而阻碍其大规模应用。

此外，固态电池在反复充放电后会发生短路。电池失效的常见原因是锂枝晶生长，找到相关的解决方案，或将开启固态电池动力电动汽车新时代。

牛津大学（University of Oxford）材料、化学和工程科学系的科学家们与钻石光源（Diamond Light Source）和瑞士谢尔研究所（Paul Scherrer Institute）合作，提出强有力的证据，以支持两种相互竞争的理论之一，即锂金属枝晶通过陶瓷电解质生长，在高电荷率下导致电池短路。

该团队使用X射线计算机断层扫描（与医用CAT扫描仪非常相似的成像方法），并结合空间映射X射线衍射，来设想和表征运行固态电池内部形成枝晶和裂缝的过程。

最初，在靠近镀锂负极的电解质中，形成锥形凹坑状裂纹。裂纹沿孔隙率大于陶瓷平均值的路径扩展。

然后，金属锂沿裂缝沉积，进而从后部加宽裂缝，使裂缝继续扩大。裂纹前沿在锂沉积之前已经扩大，因此裂纹尖端不存在锂。只有沿裂缝全部形成镀锂时，电芯才会最终短路。