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固態鋰金屬電池(SSLMBs)的兩個最大優勢是固態電解質(SSE)可抑制鋰枝晶并實現高能量密度鋰負極。然而，由于鋰枝晶生長導致短路，LMBs并未達到預期。事實上，鋰枝晶在SSE中比在液態電解質中更容易生長，但其原因尚不清楚。

燕山大學黃建宇、唐永福、張利強等人報道了通過原位透射電子顯微鏡觀察到的鋰枝晶穿透SSE和SSLMB中“死”鋰的形成動力學。

實驗的直接證據表明，強大的電化學機械應力會在SSE中產生裂紋，并直接驅動鋰穿透SSE。在沉積過程中，鋰枝晶在每個放電循環中會從新位置成核，然后在接下來的充電循環中產生新的“死”鋰，并且這個過程不斷重復，從而造成鋰源耗盡、庫侖效率下降并最終導致SSLMB失效。

圖1 延時TEM圖像顯示鋰枝晶穿透LLZTO并通過鋰沉積生成LLZTO碎片

最后作者指出了緩解SSLMB中鋰枝晶的潛在方向，即減小缺陷尺寸以增加SSE的機械應力，或降低SSE的電子導電性以緩解SSE中的鋰成核。

圖2 延時TEM圖像顯示鋰枝晶頂起LLZTO

In Situ Visualization of Lithium Penetration through Solid Electrolyte and Dead Lithium Dynamics in Solid-State Lithium Metal Batteries. ACS Nano 2021. DOI: 10.1021/acsnano.1c04864

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燕大ACS Nano：固態鋰金屬電池中鋰穿透固態電解質和死鋰動力學的原位可視化

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