本文摘要：据外媒报导，科学家们找到了锂离子电池中针状结构（即树突和枝晶）生长的根本原因，此种结构有时不会造成锂离子电池短路、故障甚至发生爆炸。（图片来源：西北太平洋国家实验室）美国能源部西北太平洋国家实验室（DepartmentofEnergysPacificNorthwestNationalLaboratory，PNNL）的一个研究小组找到，电池电解质（使电池再次发生关键化学反应的液体材料）中某些化合物增进了树突和枝晶的生长。

据外媒报导，科学家们找到了锂离子电池中针状结构（即树突和枝晶）生长的根本原因，此种结构有时不会造成锂离子电池短路、故障甚至发生爆炸。（图片来源：西北太平洋国家实验室）美国能源部西北太平洋国家实验室（DepartmentofEnergysPacificNorthwestNationalLaboratory，PNNL）的一个研究小组找到，电池电解质（使电池再次发生关键化学反应的液体材料）中某些化合物增进了树突和枝晶的生长。

研究小组期望该找到可以增进新方法的研发，最后通过掌控电池成分的组织树突和枝晶的生长。树突是一种微小、柔软的树状结构，不会在锂电池中生长，其针状凸起的部分称作枝晶。

两种东西都会导致极大损害，需要击穿电池内部的隔膜，就像杂草可以击穿水泥阳台或铺好的道路一样。而且，此类物质还不会减少电解质与锂之间的不良反应，加快电池过热。

锂金属电池的能量密度比常用的锂离子电池更高，不过，树突和枝晶的不存在妨碍了锂金属电池的普及。PNNL团队找到，锂金属电池中的枝晶源自“SEI”膜（固态电解质中间互为），即阳极固态锂表面与液态电解质之间的薄膜。此外，科学家们还找到了枝晶生长的罪魁祸首：碳酸乙烯。

碳酸乙烯是一种不可或缺的溶剂，可加到到电解质中以提升电池性能。结果证明，正是碳酸乙烯让电池更容易损毁。研究人员为该研究专门设计了纳米大小的锂金属电池，再行使用视频一步步地展出了电池中枝晶的生长过程。

当锂离子开始在阳极挤满或“温度梯度”时，树突就开始构成，一开始是粒子大小，回应了树突的问世。随着更加多的锂原子挤满在一起，该结构就不会渐渐生长，有如石笋从洞穴底部生长出来一样。研究小组找到，SEI表面的能量动力不会将更加多锂离子推上较慢快速增长的树突柱上。然后，忽然，一根枝晶长出来了。

对于该团队来说，捕猎枝晶生长出来的瞬间并不更容易。为此，科学家们融合用于了原子力显微镜（AFM）和环境感应电子显微镜（ETEM）。ETEM是一种十分贵重的仪器，可以让科学家们在现实条件下研究电池的工作状态。

该团队使用AFM测量了枝晶生长时的微小力量，并且通过将AFM的悬臂顶部向滑动，测量出有枝晶生长的力量，并且测量了枝晶生长过程中树突对其产生的力量。研究小组找到，碳酸乙烯的含量与树突和枝晶的生长有必要关系。

研究小组在电解质中加到的碳酸乙烯就越多，就不会生长越少的枝晶。科学家们利用电解质混合物做到实验，转变其成分，以增加树突，例如，研究人员加到了的环已酮，就可以制止树突和枝晶的生长。理解电池中枝晶产生和生长的原因，可以为避免枝晶或者掌控枝晶，最后避免电池伤害获取新思路。

研究人员回应，更加了解地理解电池枝晶将有助为锂金属电池在电动汽车、笔记本电脑、手机和其他领域的广泛应用扫除道路。

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