美国学者提出锂电池枝晶成因新推测

锂离子电池在多个充/放电周期、大电流充电或者过长充电时间的情况下，容易在负极表面形成锂枝晶（树突状），不仅会缩减电池的电容量，还会导致短路等安全事故。研究者们已就抑制枝晶产生展开了广泛的探讨和研究。

日前，美国能源局（DOE）下设的劳伦斯·伯克利（Lawrence Berkeley）国家实验室的研究人员采用先进光源ALS（Advanced Light Source）对枝晶生长过程进行研究。ALS是世界上紫外线和软X射线束流最亮的光源，其在X射线区产生的电磁谱光的亮度是太阳的10亿倍。实验条件：硬X射线单色光束（20～25 kV），微断层扫描光束线 8.3.2，在此条件下可以得到固体物体分辨率约为1 μm的无损三维成像（见图1）。观测结果发现，枝晶在初始阶段堆积在电极或电解质界面下方，发展到高级阶段时大部分的枝晶则存在于电解液中。实验中还发现，枝晶“发芽”初始阶段，在锂电极处能够观察到有结晶污染物的光斑出现，研究人员推测非导电污染物可能是造成枝晶成核的真正原因。

目前，实验室还将对枝晶的成因做进一步探讨，与此同时也展开了消除非导电污染物的研究。

图1 锂离子电池枝晶生长三维成像