电池诊断

锂金属电池常被称为“能量存储的圣杯”，自20世纪70年代以来，研究人员一直在研究锂金属电池。锂的高储能容量、低密度和低电化学电位使其成为电池电极的终极材料。然而，安全性和性能问题已使锂金属电池夭折。

锂枝晶不受控制的生长是困扰锂金属电池的头号挑战。当电池充电时，在阳极上生长的树突会导致内部短路，在某些情况下，会产生爆炸性的后果。更复杂的是，树突的生长并不是单一过程的结果。但对树突生长的研究正在获得动力。

我们8月份报道过的一项研究不仅发现了一类新的树突，它还展示了冷冻干技术，一种更常用于结构生物学研究的技术，作为研究电池退化的有力技术。

Cryo-STEM并不是电池界从生物研究中采用的唯一技术。高分辨率x射线断层扫描和磁共振成像等技术为研究电池微结构提供了新的视角。

电池的界面特性意味着原位和操作技术比非原位技术更有可能产生有用的见解，非原位技术虽然更便宜，更容易获得，但由于后处理过程和时间延迟而缺乏准确性。

在电池工作时，绘制电池中局部化学和结构的变化，显然比打开电池并暴露空气敏感成分更可取，所以我很兴奋，在operando表征领域正在蓬勃发展。例如，在歌剧中，核磁共振已经揭示了在数百次充放电循环中电池成分、形状和形态的可逆和不可逆变化。话虽如此，但值得记住的是，没有一种分析技术能提供所有的答案。然而，结合起来，他们打开了电池的黑匣子，揭示了是什么让它们在前所未有的原子细节上运行。

然而，理解问题并不等于解决问题。但是，如果电池能够为我们的车辆提供动力，并在无风无太阳的情况下保持照明，那么科学家们知道的越多，他们就越有能力制造未来的电池。