近年來(lái)，關(guān)于鋰離子電池爆炸的新聞已經(jīng)成為一個(gè)熱點(diǎn)話題。鋰枝晶(Dendrite)生長(zhǎng)是影響鋰離子電池安全性和循環(huán)穩(wěn)定性的根本問(wèn)題之一。鋰枝晶的生長(zhǎng)會(huì)破壞電極和電解液間已形成的具有保護(hù)功能的固體電解質(zhì)界面膜(SEI)，導(dǎo)致電解液不斷消耗及金屬鋰的不可逆損失，造成電池庫(kù)倫效率下降;嚴(yán)重時(shí)，鋰枝晶還會(huì)刺穿隔膜導(dǎo)致鋰離子電池內(nèi)部短路，造成電池的熱失控并引發(fā)爆炸。

　　關(guān)于鋰枝晶的生長(zhǎng)機(jī)理目前在學(xué)術(shù)界還存在爭(zhēng)議。由于鋰離子電池怕水怕氧，可用來(lái)表征SEI的技術(shù)手段非常有限。近年來(lái)發(fā)展起來(lái)的各種電鏡技術(shù)都在努力嘗試在微納尺度甚至原子級(jí)別上理解鋰枝晶生長(zhǎng)的演變過(guò)程。遺憾的是，常規(guī)的透射電鏡由于高能粒子的照射，容易引起SEI膜及金屬鋰的破壞;雖然低溫冷凍電鏡能夠緩解這一問(wèn)題，但是由于使用條件的限制，在實(shí)驗(yàn)中無(wú)法原位使用常溫電解液進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察。此外，其昂貴的設(shè)備也制約了其推廣。

　　中科院寧波材料所沈彩副研究員在前期利用原位電化學(xué)原子力顯微鏡(EC-AFM)對(duì)多種鋰離子電池負(fù)極材料SEI膜成膜機(jī)理進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上，利用SEI膜成膜電位比金屬鋰沉積電位更正的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了兩步法研究鋰枝晶的實(shí)時(shí)原位實(shí)驗(yàn)。研究者通過(guò)EC-AFM實(shí)時(shí)研究了以碳酸乙烯酯(EC)和氟代碳酸乙烯酯(FEC)為基礎(chǔ)電解液的SEI膜的生長(zhǎng)過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行原位鋰枝晶的微觀生長(zhǎng)觀察，通過(guò)對(duì)這兩種電解液所形成的SEI膜的楊氏模量、CV圖譜及EIS阻抗譜分析，結(jié)合XPS光譜分析，研究者發(fā)現(xiàn)FEC電解液所形成的SEI膜中含有較多的LiF無(wú)機(jī)鹽，由于LiF具有較好的硬度和穩(wěn)定性，使得其整體SEI膜具有較好性能，能夠有效抑制鋰枝晶生長(zhǎng)。

　　以上研究工作為SEI膜特性及鋰枝晶生長(zhǎng)研究提供了新思路。電化學(xué)原子力顯微鏡結(jié)合光譜技術(shù)，有望成為鋰枝晶生長(zhǎng)機(jī)制研究的有力表征手段，通過(guò)對(duì)各種電解液和添加劑的優(yōu)化篩選、形成對(duì)金屬鋰負(fù)極有效保護(hù)的SEI膜或涂層修飾結(jié)構(gòu)，提升金屬鋰負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性。