具有陶瓷电解质和碱金属阳极的全固态电池（ASSB）是未来用于车辆电气化和智能电网的潜在储能技术。然而，在长周期、安全的ASSB的设计中，固体电解质（SE）中不可控的枝晶生长导致ASSB短路已成为一个严重的问题，而其潜在机制尚不清楚。在这里，燕山大学黄建宇、宾夕法尼亚州立大学Sulin Zhang通过多尺度成像和形态动力学跟踪研究了Na枝晶通过Na沉积和裂纹扩展的交替序列在β′′-Al₂O₃ SE中的生长。

本文要点：

1) 原子尺度成像证明，电化学循环导致沿着Na⁺传导平面的大规模分层开裂，并伴随着相邻传导通道的闭合。原位SEM观察揭示了Na沉积和裂纹扩展之间的动态相互作用：Na沉积积累了导致裂纹的机械应力；开裂释放了局部应力，从而促进了Na的进一步沉积。

2) 因此，钠沉积和裂解交替进行，直到发生短路。质子建立了一个多尺度相场模型来概括Na枝晶生长的形态动力学，并预测生长枝晶的树状分形形态。该研究结果表明，Na沉积和开裂之间的解耦是缓解ASSB中不可控枝晶生长的重要途径。

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Lin Geng et.al Morphodynamics of dendrite growth in alumina based all solid-state sodium metal batteries EES 2023

DOI: 10.1039/D3EE00237C

https://doi.org/10.1039/D3EE00237C