科學(xué)家已經(jīng)注意到，鋰電池中的枝晶(dendrites)與出現(xiàn)在金屬中的晶須相似。枝晶是由于電池電極表面鋰沉積不均勻而形成，會造成電池容量損失、充放電效率降低、短路等問題；晶須(whisker)則是出現(xiàn)在電子元件中的一種現(xiàn)象，20世紀初真空管時期，科學(xué)家用純錫或接近純錫的合金作為焊料，而在有焊料的焊點上會長出晶須造成短點。

最重要的是，研究合著者/萊斯大學(xué)材料科學(xué)與納米工程助理教授Ming Tang說，科學(xué)家知道晶須在有壓應(yīng)力(compressive stress)的情形下出現(xiàn)，卻對電池循環(huán)過程中鋰金屬鍍層也會引起壓應(yīng)力的機制不甚理解，而壓應(yīng)力與鋰電池陽極的樹突形成脫不了關(guān)系。雖然晶須像直線，枝晶更蜿蜒些，但兩者形成機制是相似的。

基于這種理解，研究人員首先模擬在平面電鍍軟金屬期間產(chǎn)生的壓應(yīng)力，以顯示鋰枝晶如何生長，實驗表明，將鋰金屬涂覆在平坦基底上會使鋰無處可去，于是它改以枝晶形式出現(xiàn)。

與錫相比，鋰的熔點更低(180.5°C)，也就是說鋰原子在室溫下更具流動性，如果有壓力，原子更樂意移動，這就是為什么我們可以在數(shù)小時甚至幾分鐘內(nèi)就看到樹突形成的原因。

為了解決這項問題，團隊找出一種能幫助抑制鋰枝晶生成的技術(shù)，糖就在這里發(fā)揮角色功能。研究人員將糖塊與一種液態(tài)硅膠聚二甲基矽氧烷(PDMS)一起注入基底，然后將糖溶解，留下只剩軟硅膠的三維多孔結(jié)構(gòu)，就像一塊可能會塌陷變形的海綿，接著覆蓋一層薄銅層以傳導(dǎo)電子，最后用鋰金屬填充空洞。

(Source：萊斯大學(xué))

團隊于這種基底上測試，發(fā)現(xiàn)枝晶生長顯著減少，這是因為糖溶解后，像“皺紋”的基底緩解了鋰金屬內(nèi)部累積的壓應(yīng)力，電池測試也擁有200次循環(huán)后仍接近98％的庫侖效率。研究目前還在持續(xù)進行，團隊將對電池進行些許調(diào)整，以了解這種技術(shù)的電池是否能趕上商用門檻。論文發(fā)布在《自然-能源(nature energy)》期刊。