随着人们对安全和高密度储能的需求日益增长，这使得电池研究重点从基于液体电解质的锂离子电池转向固态电池（SSBs）。然而，不可控的Li枝晶生长和短路阻碍了SSBs的应用，其机理尚不清楚。

近日，燕山大学黄建宇报道了一种方案来可视化碳纳米管（CNTs）内部受限空间中的Li沉积，以模拟固体电解质（SE）裂纹内的Li沉积动力学，其中高强度的CNT壁模拟了机械强度较强的SEs。

文章要点

1）力学分析结果表明，应力松弛在Li沉积过程中对保持SE结构的稳定性起着至关重要的作用。对于亲锂的Li/CNT界面，Li沿CNT流动，剪切阻力很小，沉积诱导应力松弛。当这样的应力松弛途径被阻断时，Li沉积引起的应力可能在非常高，导致锂化CNTs断裂。

2）考虑到LLZO等典型SEs的高刚性和低断裂强度，研究结果可推广到SEs，在SES中，Li沉积可能会产生类似的高应力，导致SEs断裂，进而触发短路。实验结果表明，高能量密度SSBs的电化学机械稳定性取决于界面工程，以促进应力松弛，降低界面阻抗和过电位，从而减小缺陷尺寸，提高SEs的断裂强度。

3）离子-电子混合导体（MIEC）代表了一类重要的3D Li金属基质，在构建具有3D多孔结构的Li金属负极以同时保持SSB的机械稳定性和电化学稳定性方面具有重要的应用价值。

参考文献

Jingzhao Chen, et al, Lithium Deposition-Induced Fracture of Carbon Nanotubes and Its Implication to Solid-State Batteries, Nano Lett., 2021

DOI: 10.1021/acs.nanolett.1c01910

https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01910