全固态锂电池通过以固态电解质替代易燃的有机电解液，并兼容高容量锂金属负极，有望实现高安全性和能量密度，并实现在极低温、高温等极端环境下的应用。然而，目前固态电解质本身的锂离子传输稳定性及析锂（锂离子在电解质内部得电子被还原）引发的短路问题，长期制约其发展。由于观测技术限制，固态电解质短路失效的纳米尺度起源尚不明确。

       近日，中国科学院金属研究所王春阳研究员联合加州大学尔湾分校忻获麟教授、麻省理工学院李巨教授取得重要突破。研究团队利用原位透射电镜技术首次在纳米尺度揭示了无机固态电解质的短路演化机制，研究成果于5月20日发表于《美国化学会会刊》。

       原位电镜观察表明，固态电解质内部缺陷（如晶界、孔洞等）会诱发锂金属析出和互连，并形成电子通路，导致短路分两阶段发生：

软短路阶段：缺陷处产生纳米级锂金属的析出与瞬时互连，引发可逆的非法拉第电子击穿；

硬短路阶段：高频软短路和短路电流增加使电解质从绝缘体转变为类忆阻器导体，同时析锂和“浸润”引发“类液态金属脆化”开裂，最终导致不可逆短路。该失效机制在NASICON型和石榴石型无机固态电解质中具有普遍性。

图1. 无机固态电解质中的软短路—硬短路转变机制示意图以及其抑制机理

       基于此，研究团队利用三维电子绝缘且机械弹性的聚合物网络，发展了无机/有机复合固态电解质，有效抑制锂金属析出、互连及其诱发的短路失效，显著提升电化学稳定性。该研究为固态电解质的纳米尺度失效机理提供了全新认知，为新型固态电解质的开发提供了理论依据，有望加速全固态电池产业化进程。

图2. 有机—无机复合固态电解质中的稳定锂离子传输