上海交大刘传来副教授Nature发文：揭示全固态电池锂枝晶生长新机制并实现高性能固态电解质设计

全固态锂金属电池因高能量密度和高安全性成为下一代动力储能系统的重要方向，但锂枝晶刺穿固态电解质导致的短路失效严重制约其商业化，其生长机制长期存在争议。本研究由上海交通大学丁文江院士团队刘传来副教授在《自然》发表，通过开发原位工况光镜、冷冻电镜等先进表征技术，首次从纳米到微米尺度揭示了锂枝晶在石榴石固态电解质中的作用机制。研究发现，锂枝晶宏观上近似直线扩展，微观以穿晶和沿晶混合断裂模式生长；通过三维重构和元素分析证实，枝晶尖端裂纹内部被锂完全填充，前方无锂富集，排除电子泄漏诱导析出。结合相场模型，发现锂在受限裂纹中的析出产生高静水压力，驱动尖端裂纹扩展，从而提出力学驱动的锂枝晶生长新机制。基于此，研究团队通过引入几何缺陷实现枝晶路径调控，其中横向非对称缺陷可有效偏转枝晶，避免短路。该工作为解决固态电池枝晶问题提供了新策略，对开发高能量密度、长循环固态锂金属电池具有重要实用价值。