隨著數字化智能設備和電動汽車市場的日益擴張，鋰金屬電池可以說是有前途的高密度儲能技術之。然而，鋰金屬電池技術的大壁壘是會出現不可控的鋰枝晶，并由此引起充電能力變差和安隱患的問題。
鋰枝晶指的是鋰金屬在用作電池的陽或負時表面生長出的針狀物，它會引起有害的副反應而降低能量密度，嚴重的甚至會導致電短路而引發火災或爆炸。
日前，亞利桑那州立大學（ArizonaStateUniversity）的項新研究發現，使用三維聚二甲基硅氧烷（PDMS）層作為電池中鋰金屬陽的基體材料，能夠有地抑制鋰枝晶的形成，從而大大地延長電池壽命，減少安隱患。該研究于3月6日發表在的期刊《自然?能源》（NatureEnergy）上。
論文的研究員姜漢卿（HanqingJiang）教授說，這個發現對鋰離子（lithium-ion）電池和鋰空氣（lithium-air）電池都有意義，并且對其他金屬陽電池也有很大的意義。因為幾乎所有用作電池陽的金屬都會產生枝狀晶體，比如，鋅、鈉和鋁電池等。
姜漢卿稱，他和研究團隊并不是從材料或電化學的角度來解決這個問題的，而是從機械工程師的角度來尋找解決方案。他說，“已知的研究表明，微小的錫針或錫須（類似枝狀晶體）在應力作用下會從錫金屬的表面伸出，因此通過類比，我們研究了應力作為鋰枝晶生長原因的可能性。”
在輪研究中，研究者在電池的陽底部加了層柔性PDMS，發現鋰枝晶的生長有明顯的減少。研究者的分析表明，金屬鋰電中累積的應力被PDMS基底以褶皺變形的形式所釋放，而這種枝晶減少的趨勢與此應力釋放直接相關。
“這是從實驗上證明了殘余應力在鋰枝晶的形成中起著關鍵作用”，姜漢卿說除了研究鋰枝晶的生長機制外，姜漢卿團隊又進步研究了如何利用這種現象（應力釋放減少枝晶生長）來延長鋰金屬電池的壽命，同時還保持高能量密度。
研究者提出的方法是將PDMS基體做成具備很多表面的三維結構。“利用塊內部含有大量小孔的方糖作為模板，PDMS進入方糖內部的孔隙中，形成個連續的網絡狀基底，再鍍層薄薄的銅層以傳導電子。，再用鋰金屬充滿這些孔隙。PDMS作為種多孔的海綿狀層，能夠有減輕應力并抑制枝晶生長”，姜漢卿解釋說。
該研究小組成員之、萊斯大學（RiceUniversity）的MingTang教授說：“通過與其他抑制鋰枝晶的方法相結合，比如新的電解液添加劑，這發現對于使鋰金屬電池成為種安、高密度、長期儲存能量的解決方案具有廣泛的意義。這種技術的潛在應用范圍非常廣泛，從個人電子設備供電，到為電動汽車提供超長時動力，再到作為太陽能電網的備用電源。”
