到目前為止，可充電鋰金屬電池的商業用途還很有限，其中一個原因是枝晶。枝晶可在鋰表面堆積，滲透到固體電解液中，最終從一個電極交叉到另一個電極，使電池短路。

 

麻省理工學院的早期研究發現，鋰離子固體電解質材料在電池充放電過程中來回穿梭，會導致電極的體積發生變化。這不可避免地在固體電解液中產生應力，它必須與夾在中間的兩個電極保持完全接觸。“為了沉積這種金屬，就必須擴大體積，因為新的質量正在增加。因此，鋰電池一側的體積增加了。如果有哪怕是微小的缺陷存在，就將對這些缺陷產生壓力，從而導致開裂。”

 

研究團隊現在發現，這些壓力會導致裂縫，從而形成枝晶。事實證明，解決問題的辦法是以正確的方向和適當的力量施加壓力。

 

之前，一些研究人員認為枝晶是由純電化學過程而非是機械過程形成的，但該團隊的實驗表明，導致問題的是機械應力。

 

電池枝晶的形成過程通常發生在不透明材料的深處，無法直接觀察到，因此研究人員開發了一種使用透明電解液制造薄電池的方法，可直接看到和記錄整個過程。

 

該團隊證明，他們只需施加和釋放壓力，就可直接控制枝晶的生長，使枝晶與力的方向完全一致。對固體電解質施加機械應力并不能消除枝晶的形成，但它確實可以控制它們的生長方向。這意味著可以引導它們與兩個電極保持平行，并防止它們穿過另一側，從而變得無害。

 

另一種方法是在材料中“摻雜”嵌入原子，使其變形并處于永久的應力狀態。實驗表明，150到200兆帕斯卡的壓力足以阻止枝晶穿過電解液。

 

此前，人們認為類似三明治的多層結構可防止枝晶結構生成。但新的實驗證明，在垂直于電池極板方向上擠壓材料實際上會加劇枝晶結構的形成。取而代之的應該是沿著平面的壓力，就像是從三明治側面擠壓一樣。