電池作為能夠提供持續(xù)而穩(wěn)定電流的裝置，經(jīng)歷了200余年的發(fā)展，不斷滿足人們對電力靈活運(yùn)用的需求。近年來，以鋰電池為代表的二次電池（可充電電池或蓄電池）革新著能源系統(tǒng)。

其中，憑借著高能量密度、高安全性的優(yōu)勢，鋰離子電池開始一路狂奔，迅速將其他二次電池甩在身后。事實(shí)上，不論是手機(jī)、電腦、相機(jī)，還是電動汽車，都是基于鋰電池技術(shù)的成熟才得到快速的發(fā)展。

但同時(shí)，鋰電池安全問題引發(fā)的事故同樣令人印象深刻。除了安全問題，鋰電池的續(xù)航能力、電池循環(huán)使用壽命有限等問題，也常常被人們所詬病。因此，鋰離子電池的替代或備選儲能技術(shù)成為世界各國新能源技術(shù)競爭焦點(diǎn)，而固態(tài)電池則作為繼鋰離子電池之后的另一儲能技術(shù)備受矚目。

固態(tài)電池相對于目前廣泛應(yīng)用的液態(tài)電池而言，事實(shí)上，人們一般將固態(tài)、準(zhǔn)固態(tài)以及半固態(tài)電池都叫做固態(tài)電池，相較于液態(tài)電池，固態(tài)電池在安全性、能量密度、充放電效率等各個方面都有很大的飛躍。

但對于固態(tài)電池來說，循環(huán)壽命是阻礙其發(fā)展的一大障礙。在鋰電池內(nèi)部，液體電解質(zhì)均勻地覆蓋在電極上，允許鋰離子自由移動。而固態(tài)電池技術(shù)取而代之的是使用固體電解質(zhì)，這將有助于提高能量密度以及提高電池的安全性。而從電極上移除鋰會在界面處產(chǎn)生空隙，導(dǎo)致可靠性問題，從而限制電池的使用壽命。

這一發(fā)現(xiàn)來源于佐治亞理工學(xué)院的研究小組借助X射線對固態(tài)電池的觀測。研究小組使用美國能源部Argonne國家實(shí)驗(yàn)室先進(jìn)光子源（APS）的超亮X射線，使用一個大約2毫米寬的圓柱形電池，觀察了固態(tài)電池在充放電過程中材料的內(nèi)部轉(zhuǎn)化，并建立了在電池充電和放電過程中捕捉到結(jié)構(gòu)變化的三維圖像。

這些圖像揭示了固體電解質(zhì)界面上電極材料的動態(tài)變化如何確定固態(tài)電池的性能。研究人員發(fā)現(xiàn)，電池工作導(dǎo)致界面上形成的微小空隙，大小可達(dá)1-2微米，比人類頭發(fā)絲的直徑還要小約50倍，這就造成了接觸不良，而這也是導(dǎo)致電池失效的主要原因。

研究人員認(rèn)為，這項(xiàng)工作提供了對電池內(nèi)部情況的基本了解，這些信息對于指導(dǎo)工程工作至關(guān)重要，而這些工程工作將在未來幾年里推動固態(tài)電池實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。其研究結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在《自然-材料學(xué)》雜志上。