鋰金屬因具有高比容量，是最有前景的下一代電池陽極。不過，其廣泛應用受到挑戰性阻礙：在多次充放電循環中，稱作樹突的枝晶會通過電解質從電池負極生長到正極，導致電池內部短路，造成嚴重的安全問題。

　　（圖片來源：卡內基梅隆大學）

　　然而，據外媒報道，美國卡內基梅隆大學（Carnegie Mellon）機械工程系助理教授Venkat Viswanathan研究了固態離子導體（SIC）組件可作為陽極和電解質之間的隔板，阻止樹突蔓延。

　　研究人員們首先設計了一個理論模型，以建立SIC必須遵守的設計規則，確保電沉積循環的穩定。從該模型中，研究人員了解到此種穩定性主要取決于SIC的兩個特性：剪切模量（測量剛度）和鋰離子在SIC移動時所占的體積。

　　剪切模量更低且鋰體積較小的材料會抑制樹突的生長，而剪切模量高且鋰體積大的材料則會阻止樹突（蔓延），從而實現了兩個穩定的區域：一個抑制樹突的區域，一個阻斷樹突的區域。雖然在電化學領域，人們已經知道并研究了阻斷樹突的機制，但是尚未探索出抑制樹突生長的機制。

　　通過與勞倫斯伯克利國家實驗室（LBNL）Brett Helms團隊合作，研究人員們意識到以前從未被認識到的穩定區域是取得重大科學進步的巨大機會，于是，設計了一種基于聚合物的復合SIC，專用于探測抑制樹突生長的機制，并驗證假設。

　　通過一系列計算和實驗技術，研究人員們證明，通過訪問之前未知的穩定區域，此種材料確實可以避開樹突生長的障礙，畢竟樹突一直在阻礙鋰金屬用作高容量陽極。

　　他們的研究可作為進一步研發下一代電池的基礎，而下一代電池對于驅動飛行汽車等新技術將必不可少。