常规的锂离子电池使用石墨构成阳极，即电流进入电池单元的电极。石墨自30年来一直是该任务的首选材料，因为它重量轻，稳定，价格合理，并且可以承受无数次电池循环的考验。Greer，加州理工学院的RubenF.和DonnaMettler的材料科学，力学和医学工程教授以及Kavli纳米科学研究所的FletcherJones基金会理事说，倘若只能克服一些技术挑战，那就可以找到更好的材料。

她说：使用锂而不是石墨阳极的电池，每个要功率的使用都会受益，因为它们可以供应更多的功率，她说。锂是轻质的，它不占用太多空间，而且能量密度极大。

但是这里是锂金属的问题：当电池经过许多次充放电循环时，锂自然形成树枝状晶体，这些晶体形成一种分支状的树状结构。在电池充电过程中，树枝状晶体在锂金属电池中无法控制地生长，并且可以像细线相同用途，当它们穿透系统时会短路并杀死电池。

格雷尔说，研究人员长期以来一直在寻找戒备这种上升的新办法。一种可能的办法是将某些物体物理地压在锂金属上以抑制枝晶。尽管典型的锂离子电池具有液态电解质(将两个电池电极分开并通过锂离子移动的物质)，但是使用固态电解质的电池理论上可以施加足够的机械压力来阻止枝晶。

低温高能量密度18650 3500mAh 比能量252Wh/kg，-40℃放电容量≥70%

充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃支持最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%

点击详情

然而，在对具有固体电解质的电池进行研究之后，树枝状晶体仍在生长。

格雷尔怀疑固态电解质的强度不足以抵抗树枝状晶体的生长，因为研究人员低估了尺寸为纳米级的树枝状晶体的强度。他们低估了它，因为宏观锂是一种相对软的金属，可与铅和锡媲美。她说，小规模的金属强度可能比大规模的金属高100倍。

格雷尔说：倘若您想到的是珠宝，例如金或铜，它的延展性很强。您可以用自己的双手轻松地使其变形。他专门研究纳米材料的机械性能。但是，当减小相同金属的尺寸时，强度可以提高一个数量级以上。

2015年，Greer和她的同事们雕刻了微小的锂柱，并探测了它们的弹性，发现它们至少比人们想象的要强一个数量级。格雷尔说，试验设置并未完全反映出锂枝晶在真切电池中的表现方式。为了更准确地模拟这一点，她和她的合作者，包括格里尔试验室的校友迈克尔独特林(MichaelCitrin)和博士后学者衡阳(HengYang)，以及FrontEdgeTechnology的西蒙尼尔(SimonNieh)，制造了一种电池，该电池设计用于加工与纯锂枝晶非常相近的电池。在电池中形成。研究人员发现，这些树枝状晶体的强度是散装锂的24倍。

有了这些信息，研究人员今朝对使锂阳极电池工作所需的条件有了更好的了解。格里尔说，这代表了一项重大的研究挑战，因为聚合物和陶瓷(通常用于固体电解质的材料)都有缺点。大多数聚合物太软，无法承受树枝状晶体的生长，而陶瓷则容易在树枝状晶体施加的压力下破碎。