美國能源部橡樹嶺國家實驗室的科學家拍攝到了第一張鋰枝晶形成的實時納米級圖像。鋰枝晶結構的存在通常會降低電池的使用性能，借助電子顯微鏡，橡樹嶺國家實驗室的研究者們發(fā)現枝晶結構進而發(fā)現鋰離子電池長期存在的使用安全問題。

當陽極出現金屬鋰，鋰枝晶就開始不規(guī)則地生長。但是，當上升過大會刺穿電極之間的隔膜，使電池短路，導致電池失效。

研究者們通過使用一個微型的電化學電池模擬鋰離子電池的內部液體環(huán)境，開展鋰枝晶形成過程的研究。把該液體電池放在透射掃描電子顯微鏡上，施加電壓后，能夠觀測到鋰沉積（就像一個納米級的種子），并逐漸成長為樹枝狀結構。在液體環(huán)境中進行實時分析正是ORNL團隊方法的獨特之處。

ORNL的原位顯微鏡負責人RaymondUnocic說道：這使我們觀察到了納米級枝晶的成核和生長過程。我們可以看到整個過程發(fā)生在一個玻璃碳電極上，并能觀測更易形成枝晶的位置以及追蹤枝晶形成過程中的形態(tài)變化。

除了得到結構變化的高分辨率圖像，利用團隊的顯微技術也得到了該電池電化學性能的精確數據。ORNL的博士后研究員和《納米快報》研究的第一作者RobertSacci表示：這種技術使我們能即時觀測鋰枝晶納米級的結構及化學變化，并以此評估電池的性能指標。

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Unocic說：通常電池在使用中，經多次充放電之后，性能會明顯降低，你一般直到電池失效才進行失效分析以查明根本原因。最后發(fā)現其實是枝晶惹的禍，但此時已于事無補。現在我們可以直接觀測枝晶的形成，然后提前設計方法抑制和減少枝晶的出現。假如不了解這其中的基本原理，你可能百思不得其解，只有觀測到電池里發(fā)生的納米級的結構及化學變化，你才能做到防范于未然。

ORNL團隊表示,為了解決枝晶問題，科學家們正在做不同的嘗試，如使用液體添加劑或強萃取劑,希望這項研究能給科學家們一些啟發(fā)。