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。事實上，不論是手機、電腦、相機，還是電動汽車，都是基于鋰電池技術的成熟才得到快速的發(fā)展。

但同時，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成為世界各國新能源技術競爭焦點，而固態(tài)電池則作為繼鋰離子電池之后的另一儲能技術備受矚目。

固態(tài)電池相對于目前廣泛應用的液態(tài)電池而言，事實上，人們一般將固態(tài)、準固態(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國家實驗室先進光子源（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)，電池工作導致界面上形成的微小空隙，大小可達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，而這也是導致電池失效的主要原因。

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