锂离子电池通常会在电极之间形成针状结构，这会使电池短路，有时会引起火灾。现在，一个国际研究人员团队找到了一种生长和观察这些结构的方法，以了解阻止或防止其出现的方法。

宾夕法尼亚州立大学机械工程学教授张素林说：“由于晶须很小，因此很难检测到晶须的形核并观察其生长。” “锂的极高反应活性也使得很难通过实验检查其存在和测量其性能。”

锂晶须和树枝状晶体是仅几百纳米厚的针状结构，可以从锂电极通过液体或固体电解质向正极生长，使电池短路，有时引起起火。

来自中国，佐治亚理工学院和宾夕法尼亚州立大学的合作团队在二氧化碳气氛下，在环境透射电子显微镜（ETEM）中成功生长了锂晶须。二氧化碳与锂的反应形成有助于稳定晶须的氧化物层。

他们在本周的《自然纳米技术》中在线报告了他们的结果。该论文是“通过原位ETEM-AFM揭示锂晶须的生长和应力产生”。

创新地，该团队使用原子力显微镜（AFM）尖端作为对电极，集成的ETEM-AFM技术允许同时对晶须生长进行成像并测量生长应力。如果生长应力过高，它将渗透并破坏固体电解质，并使晶须继续生长，最终使电池短路。

张说：“现在我们知道了生长压力的极限，我们可以相应地设计固体电解质以防止这种情况。” 基于锂金属的全固态电池是期望的，因为其具有更高的安全性和更高的能量密度。

张说，这项新技术将受到机械和电化学界的欢迎，并将在许多其他应用中有用。

该团队的下一个目标是观察在TEM下与更真实的固态电解质形成的树枝状晶体，以确切地了解发生了什么。