眾所周知，通過陶瓷電解質(zhì)穿透鋰枝晶滲透會導(dǎo)致機械故障和短路，這阻礙了全穩(wěn)態(tài)鋰陽極電池的商業(yè)化。然而，基本機制仍然存在爭議，部分原因是缺乏對樹突滲透過程的原位原子效果。
在這里，哈工大Yuanpeng Liu，南洋理工大學(xué)Huajian Gao采用分子動力學(xué)模擬來重現(xiàn)枝晶成核和穿透性的動態(tài)過程。
文章要點
1）動態(tài)產(chǎn)生的鋰沉積導(dǎo)致內(nèi)部應(yīng)力的連續(xù)積累，最終導(dǎo)致枝晶尖端的固體電解質(zhì)斷裂。研究人員證明，經(jīng)典的格里菲斯理論在評估這種斷裂模式方面仍然有效，但是有必要考慮局部鋰離子濃度對裂縫韌性的電化學(xué)影響。另外，在多晶固體電解質(zhì)中，我們觀察到晶粒內(nèi)的枝晶核通常會偏向于晶界并沿晶界傳播。
2）模擬和實驗證據(jù)都表明，枝晶在晶界處誘導(dǎo)的裂縫表現(xiàn)出混合模式I和模式II模式，這取決于它們的斷裂韌性以及樹突和晶界之間的角度。這些見解加深了研究人員對枝晶滲透機制的理解，并可能為提高固體電解質(zhì)的性能提供寶貴的指導(dǎo)。
參考文獻
Zhang, B., Yuan, B., Yan, X. et al. Atomic mechanism of lithium dendrite penetration in solid electrolytes. Nat Commun 16, 1906 (2025).
DOI：10.1038/s41467-025-57259-x
https://doi.org/10.1038/s41467-025-57259-x
