精读一篇Nature：原位TEM，破解固态锂电难题！

本研究利用原位透射电子显微镜（in situ TEM）技术，深入探究了固态锂电池中金属锂在混合电子/离子导体（MIEC）中空管内的沉积与剥离行为。背景方面，传统电池充放电过程中的复杂反应难以通过常规手段表征，而原位TEM的高分辨率实现了对电极材料微观形貌的动态观察，并结合SAED、EELS和EDX获取结构和化学信息。研究目的在于解决固态锂电池中锂沉积产生的机械应力问题，该应力在135 mV过电势下高达1 GPa，可能导致固态电解质破裂和短路。结论表明，锂金属通过柯勃尔蠕变沿MIEC管壁以单晶形式生长和收缩，有效消除了应力，这与体扩散机制无关，因此其他MIEC材料也适用。通过引入亲锂性ZnOx涂层，进一步提高均匀沉积；在放大实验中，采用约1010个碳管构建的全固态全电池在0.1C下表现出164 mAh/g的高容量和99.83%的库仑效率，且50圈无衰减，显著优于铜箔。该工作为设计高机械稳定性的固态电池提供了新思路。