随着技术的不断进步，人们需要更强大、更安全的电池，但开发电池并非易事。 例如，锂金属电池在未来可以提供比目前常用电池更多的能量，但同时也带来了巨大的挑战： 在每次充电过程中，电池内部都会形成名为树枝状突起的细线。在魏茨曼科学研究所分子化学和材料科学系的michael Leskes教授的实验室发表并进行的一项研究中，由Ayan Maity博士领导的研究人员开发了一种创新技术，该技术不仅可以识别电池内部影响树突积累的因素，还可以快速检查替代电池组件的有效性和安全性。
聚合物陶瓷复合电解质能够安全地实现锂金属电池，并具有潜在的变革性能量密度。 然而，锂枝晶的形成及其与锂金属固态电解质间相（SEI）的复杂相互作用仍然是一个巨大的障碍，人们对此知之甚少。 研究人员结合固态核磁共振光谱和奥弗豪斯动态核极化（DNP）来解决这一问题，后者通过金属传导电子的极化转移提高了核磁共振界面灵敏度。 从分子层面详细了解了复合材料中枝晶的形成和传播，并确定了其 SEI 的组成和特性。 研究发现枝晶的数量和生长路径取决于陶瓷含量，并与电池的寿命相关。 研究表明，SEI 中锂离子共振的增强是通过 Overhauser DNP 中的锂/锂+电荷转移实现的，这使我们能够将 DNP 增强与锂离子传输联系起来，并直接确定 SEI 的锂渗透率。 这些发现对 SEI 的设计和树枝状结构的管理具有重要意义，而这对实现锂金属电池至关重要。
原文链接: Ayan Maity et al, Tracking dendrites and solid electrolyte interphase formation with dynamic nuclear polarization—NMR spectroscopy, Nature Communications (2024). DOI: 10.1038/s41467-024-54315-w
