Science：锂枝晶竟然又强又脆？

本文研究了锂金属电池中锂枝晶的纳米力学性能。背景方面，锂金属负极虽具高容量，但枝晶生长会引发安全问题，传统观点认为高模量固态电解质可抑制枝晶，但实际中枝晶仍能穿透固态电解质，其机理成谜。研究目的在于直接测量电池内生长的锂枝晶的力学性能以解释此现象。通过无空气操作流程转移枝晶并进行原位扫描电镜拉伸测试，结合冷冻透射电镜表征和力学建模，研究发现锂枝晶具有出人意料的强脆特性：其断裂应力超过150兆帕，杨氏模量约6-7.5 GPa，且表现为脆性断裂。结论揭示，这种特性源于纳米尺度单晶锂核的尺寸强化效应以及表面固态电解质界面层的约束作用，这为理解枝晶穿透固态电解质、形成“死锂”以及界面接触不良等电池失效机制提供了新的机理视角。