為了研(yan)發能夠(gou)讓電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車(che)（EV）的(de)(de)(de)續(xu)航里(li)程達到(dao)數百英里(li)的(de)(de)(de)可充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)，科學(xue)(xue)家們都致力于(yu)用鋰(li)金屬(shu)陽極取代現有電(dian)(dian)動(dong)汽(qi)車(che)電(dian)(dian)池(chi)(chi)中使用的(de)(de)(de)石墨陽極。據外媒報道，美國(guo)能源部(bu)勞倫斯伯(bo)克(ke)利國(guo)家實驗(yan)室（BerkeleyLab）的(de)(de)(de)研(yan)究人員與卡(ka)內基梅隆大學(xue)(xue)（CarnegieMellonUniversity）合作，研(yan)發了一種新(xin)型的(de)(de)(de)柔軟固體電(dian)(dian)解質。此種電(dian)(dian)解質由聚(ju)合物(wu)和陶瓷制成(cheng)，可以在(zai)樹突擴散以導(dao)致電(dian)(dian)池(chi)(chi)失效(xiao)之前，抑制樹突在(zai)早(zao)期成(cheng)核。該項(xiang)技術(shu)是(shi)伯(bo)克(ke)利國(guo)際實驗(yan)室在(zai)其(qi)用戶設(she)施(shi)開展多學(xue)(xue)科合作，研(yan)究新(xin)想法，以組裝、表征和研(yan)發用于(yu)固態電(dian)(dian)池(chi)(chi)中的(de)(de)(de)材料和設(she)備的(de)(de)(de)一個示例。

雖然鋰金屬可以將(jiang)電動汽車的(de)續航(hang)新增30%至50%，其也會縮短(duan)電池的(de)使用壽命。因為會出現(xian)鋰枝晶（樹突(tu)），即電池多次充放電循環后在鋰陽極上形(xing)成的(de)微小的(de)樹狀缺陷。更糟(zao)糕的(de)是(shi)，假如(ru)樹突(tu)與陰極接觸，還會導致電池短(duan)路。

幾十年來，研究(jiu)人(ren)員一直認為堅硬的固體電(dian)解(jie)質，如陶瓷制(zhi)成(cheng)的電(dian)解(jie)質，最能防止(zhi)樹(shu)(shu)突穿透電(dian)池(chi)。不(bu)過，很多人(ren)也發現，此種方(fang)法的問題在(zai)于(yu)，其(qi)沒有從一開始就阻止(zhi)樹(shu)(shu)突的“形成(cheng)”或“成(cheng)核”，就像最終會在(zai)汽車擋風(feng)玻(bo)璃上擴(kuo)散(san)的小裂縫相(xiang)同。

固(gu)態儲能技術，如采用(yong)固(gu)態電(dian)(dian)極和固(gu)態電(dian)(dian)解(jie)質的(de)(de)固(gu)態鋰金屬(shu)電(dian)(dian)池，既具(ju)有(you)高能量(liang)密度，也具(ju)有(you)優異(yi)的(de)(de)安全性(xing)，但是該技術還要克服(fu)各種與材料和加工相(xiang)關的(de)(de)挑戰。研(yan)究人(ren)員則表示，采用(yong)新電(dian)(dian)解(jie)質研(yan)發(fa)出(chu)的(de)(de)鋰金屬(shu)電(dian)(dian)池甚至(zhi)可以用(yong)于驅動電(dian)(dian)動飛機。

設計此種柔(rou)軟(ruan)固體(ti)電(dian)(dian)解質的(de)關鍵是(shi)采(cai)(cai)用了具(ju)有(you)微孔的(de)軟(ruan)聚合物(wu)（pIM），其孔隙由(you)納米大小的(de)陶瓷顆粒填充。由(you)于(yu)該(gai)電(dian)(dian)解質仍然(ran)是(shi)一種靈活、柔(rou)軟(ruan)的(de)固體(ti)材料，電(dian)(dian)池(chi)制造(zao)商(shang)可以將該(gai)電(dian)(dian)解質作為一個層壓(ya)板，在陽(yang)極和電(dian)(dian)池(chi)隔膜(mo)之間制造(zao)出一卷(juan)鋰箔。此類鋰電(dian)(dian)極子(zi)組件(jian)（LESA）是(shi)一種很有(you)前景的(de)替(ti)代品，可直接(jie)取代傳統的(de)石墨陽(yang)極，讓(rang)電(dian)(dian)池(chi)制造(zao)商(shang)得以采(cai)(cai)用現有(you)的(de)生(sheng)產線生(sheng)產新(xin)電(dian)(dian)池(chi)。

為(wei)了展示新款pIM復合(he)材(cai)料電(dian)解(jie)質(zhi)的(de)(de)(de)樹突(tu)(tu)壓制性能，研究人員(yuan)采用伯克(ke)利國(guo)家實(shi)(shi)驗(yan)室先進光(guang)子源（BerkeleyLab‘sAdvancedLightSource）的(de)(de)(de)X射線，創建鋰(li)(li)金(jin)屬和電(dian)解(jie)質(zhi)之間界面(mian)的(de)(de)(de)3D圖像，并將在高電(dian)流下(xia)長(chang)達16個小時的(de)(de)(de)鋰(li)(li)電(dian)鍍和鋰(li)(li)剝離過程實(shi)(shi)現(xian)可視化。當新的(de)(de)(de)pIM復合(he)電(dian)解(jie)質(zhi)出現(xian)時，可以觀察到鋰(li)(li)在持續平穩地上升(sheng)；當沒有此種(zhong)電(dian)解(jie)質(zhi)時，界面(mian)顯示出樹突(tu)(tu)開(kai)始早期生長(chang)的(de)(de)(de)跡象(xiang)。

上述結果和(he)其他數據(ju)都證實(shi)了(le)(le)鋰金屬(shu)電(dian)沉積物理(li)模(mo)型的(de)預測，該(gai)模(mo)型既考慮(lv)到(dao)了(le)(le)固體電(dian)解(jie)質的(de)化學特(te)性(xing)，也(ye)考慮(lv)到(dao)了(le)(le)機械特(te)性(xing)。

研究人員(yuan)表示：“雖然電動(dong)汽車(che)和電動(dong)垂直起降飛機（eVTOL）等具有獨特(te)的功率(lv)要求(qiu)，但是pIM復合固(gu)體電解質(zhi)技術(shu)是多功能的，可以在高(gao)功率(lv)下(xia)工作。”