固態電池問題及解決策略(二)：鋰枝晶生長機制-蘇州青田新材料有限公司

離子運輸機制、鋰枝晶生長機制、固-固界面問題是固態電池面臨的三大問題：盡管固態電池能量密度與安全性占優，然而固態電池內部固-固界面能壘高導致鋰離子傳輸速率低、鋰枝晶生長、界面反應、以及鋰金屬和固體電解質(SE)之間的物理接觸等仍然存在問題，導致成品固態電池充放電速度差，循環壽命低于傳統液態電池。

鋰枝晶生長機制：固態電池安全性挑戰

鋰枝晶在電池內部生長易引發安全風險：固態電解質雖然具有高機械強度，但仍然難以完全抑制鋰枝晶的生長和實現鋰金屬的均勻沉積。鋰金屬可能在負極表面形成枝晶，甚至在固態電解質內部成核，導致電池短路，從而引發安全風險。

根據Monroe和Newman模型，在基于聚合物電解質的鋰金屬電池體系中，當固態電解質的剪切模量高于鋰金屬剪切模量的兩倍時，可以抑制鋰枝晶的生長。基于此理論，高剪切模量的無機固態電解質被認為能有效解決鋰金屬負極的枝晶問題。然而，對于剪切模量較高的無機固態電解質，其在有限的電流密度下循環時卻也容易形成鋰枝。

添加劑及結構設計可抑制鋰枝晶的生長：對于聚合物固態電解質而言，其柔軟的特性很難阻止枝晶的形成，但是也可以通過提高離子導電性、添加無機填料、添加額外的聚合物等方式來改善鋰枝晶的形成；而對應無機固態電解質而言，可以通過改變微觀結構缺陷、提高相對密度、降低電子導電率、管理電流密度等方式來抑制鋰枝晶的形成。

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