中科院创新固态电解质技术：及时发现锂枝晶的突破性进展

10月18日消息，锂电池存在一个长期以来难以解决的隐患：在充放电过程中，内部会生成锂枝晶。这些枝晶持续生长并刺穿隔膜，从而导致电池内部短路，进而增加起火的风险。

以往大多靠外部温度、压力传感器做安全检测，很难发现电池内部早期的异常。

中科院化学研究所的科研团队，研发出一款带传感能力的复合固态电解质，可以在电池彻底短路之前，就捕捉到锂枝晶生长的信号，提前发出预警。

这套技术借鉴了生物神经元的信号传递逻辑。材料分成两部分，无机固态电解质纳米颗粒当做感知单元，外面包裹一层聚合物电解质保护层。电池正常工作的时候，保护层隔开锂金属和感知颗粒，不影响锂离子正常流通。

一旦危险的锂枝晶越长越长，戳穿聚合物保护层，接触到无机感知颗粒，就会触发内部化学反应。把肉眼看不见的微观枝晶生长，转化成可以读取的电压信号。

外部设备读到电压变化，就知道电池内部已经长出锂枝晶，及时预警，避免发展成严重短路事故。

过去固态电解质主要作用是尽量挡住锂枝晶，属于被动防御。这次研究把原本代表电池损坏的界面反应，拿来当做感知信号，实现从被动阻挡，变成主动检测预警，算是思路上的突破。

这项成果已经发表在《自然?传感》期刊，研究得到国家自然科学基金委、中科院的项目支持。

目前还处在实验室研究阶段，距离装车、消费电池大规模量产还有一段距离。但它给下一代智能锂电池提供新方向。如果后续落地，手机、电动车、储能电池的安全水平会再上一个台阶。

(a) 生物神经系统中神经元的电—化学—电信号转导机制；(b) 基于本征传感单元的智能锂电池设计及具有枝晶传感功能的固态电解质的工作原理