为了突破电池设计界限，在既定空间或重量中容纳越来越多的电力和能量，研究人员正在探讨一项更有前途的技术，在锂离子电池的两个电极之间采用固态电解质材料，而不是电解液。

然而，这类电池一直存在一个问题，即其中一个电极上会形成金属枝晶，最终连接电解质，使电池短路。据外媒报道，麻省理工学院（MIT）等院校的研究人员现已找到一种防止枝晶形成的方法，有望提升这种新型高功率电池的潜力。

麻省理工学院参与此项研究的人员包括研究生Richard Park、教授Yet-Ming Chiang和 Craig Carter等人，其余研究人员分别来自德克萨斯农工大学(Texas A&M University)、布朗大学(Brown University)和卡内基梅隆大学(Carnegie Mellon University)。

固态电池兼具安全性和能量密度，因此这一技术备受关注。但研究人员Yet-Ming Chiang表示：“唯一能实现能量密度的方法是使用金属电极。”将金属电极与液体电解质耦合，可以获得良好的能量密度，但比起固态电解质，无法获得相同的安全优势。固态电池只有使用金属电极才有意义，但这类电池的开发受到枝晶生长的阻碍，枝晶体最终会填充两个电极板之间的缝隙，导致电池短路。众所周知，在快速充电的情况下，通常电流越大，枝晶形成得越快。目前，实验固态电池所能达到的电流密度，远低于商用可充电电池的需求。但研究人员认为，其发展前景良好，因为这种实验版电池可以存储的能量几乎是传统锂离子电池的两倍。

该团队采取在固态和液态之间折衷的方法来解决枝晶问题。研究人员制作半固态电极，与固态电解质材料相接触。半固态电极可以在界面上提供一种自我修复表面，而不是固态脆性表面，后者可能导致微小的裂缝，为枝晶形成埋下伏笔。

这一灵感来自实验性的高温电池，其中一或两个电极由熔融金属构成。据介绍，这种熔融金属电池能达到数百摄氏度的温度，无法用于便携式设备。但通过这项工作确实可以看出，液体界面可以实现高电流密度，而不会形成枝晶。研究人员Richard Park表示：“出发点是开发基于精心挑选的合金的电极，以便引入一种可以作为金属电极的自我修复组件的液相。”

与其说这种材料是液体，不如说它是固体，但类似于牙医用来填充龋洞的汞合金固体金属，仍然能够流动和成形。在这种情况下，它由钠和钾的混合物制成，在正常的电池工作温度下，处于一种既有固相又有液相的状态。研究小组证明，在不形成任何枝晶的情况下，该系统的运行电流可能比使用固态锂大20倍。下一步将用实际的含锂电极来复制这种性能。

在第二个版本的固态电池中，研究小组在固态锂电极和固态电解质之间引入一层非常薄的液态钠jia合金。结果表明，该方法也能克服枝晶问题，为进一步研究提供了另一种途径。

研究人员表示，这种新方法适用于很多不同版本的固态锂电池。该团队下一步将展示该系统对各种电池架构的适用性。