快科技5月21日传来消息，央视报道指出，中国科学院金属研究所沈阳材料科学国家研究中心的王春阳研究员与一支国际科研团队近期实现了重大进展。他们运用原位透射电镜技术，首次在纳米级别上揭示了无机固态电解质中的软短路向硬短路转变的机理，以及其背后的锂析出动力学。这一研究成果已于5月20日刊登在《美国化学会会刊》上。
手机与电动汽车均需锂电池来提供电力，然而，液态锂电池存在一定的安全风险。为此，研究人员正在致力于开发一种更为安全的“全固态电池”。这种电池采用固态电解质替代了传统的液态电解液，并且可以与能量密度更高的锂金属负极相结合。
然而，这种革命性的电池却遭遇了一个极其严重的挑战——其固态电解质可能会突然发生短路，导致功能失效。
电镜观测结果显示，固态电解质中存在的缺陷，诸如晶界和孔洞等，会引发锂金属的沉积并形成电子通道，这一现象直接导致了固态电池发生短路。这一短路过程可以细分为两个阶段，分别是软短路和硬短路。
软短路的发生与锂金属在纳米级别上的析出及其瞬时连接密切相关，此时锂金属如同树根般沿着晶界、孔洞等缺陷蔓延，从而构建起瞬时导电路径。随着软短路频繁出现及短路电流的上升，固态电解质仿佛经过训练的智能开关，逐步构建出具有记忆功能的导电通路。最终，固态电解质完全失去了绝缘功能，导致不可逆的硬短路产生。
在电池内部，微小的裂痕中，纳米级别的锂金属如同水银渗透金属一般侵蚀材料结构，导致裂纹扩散，从而使电池从暂时的漏电（软短路）状态最终演变为永久短路（硬短路）。系统性的研究针对多种无机固态电解质表明，这种失效模式在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中普遍存在。
鉴于这些新发现，研究团队借助三维电子绝缘且机械弹性的聚合物网络，成功研发了无机/有机复合固态电解质，该电解质有效遏制了锂金属在固态电解质中的析出、相互连接以及由此引发的短路故障，从而显著增强了其电化学稳定性。
该研究揭示了固态电解质在软短路与硬短路之间的转变机理，并探讨了其与锂析出动力学之间的紧密联系，从而为理解固态电解质在纳米尺度上的失效机制带来了全新的见解，并为新型固态电解质的研发奠定了坚实的理论基础。
