眾多的日常小工具，如電動汽車、移動電話和無繩電動工具，現在都依賴於可充電電池。然而，這一增長趨勢確實帶來了某些挑戰。例如，出於安全考慮，某些移動電話被禁止在航班上使用，而一些電動汽車據說已經起火。這主要是由於當代商業鋰離子電池對機械應力的敏感性。

固態電池在未來可以提供許多優勢，包括用於電力驅動的汽車

這些問題的一個新興解決方案可能是使用”固態電池”。這些電池通過用陶瓷離子導體等完全的固體材料取代液體核心（稱為電解質），與常規電池不同。因此，它們提供了大量的好處，如機械堅固、不可燃、易於小型化和抗溫度波動。

但是，固態電池在幾次充電和放電循環後顯示出它們的問題： 雖然電池的正負極在開始時仍是相互電離的，但它們最終會通過電池內部過程相互電離：”鋰枝晶”在電池中慢慢生長。在每次充電過程中，這些鋰樹枝狀物一步一步地生長，直到兩極連接。其結果是：電池被短路並”死亡”。然而，到目前為止，在這一過程中發生的確切物理過程還沒有得到很好的理解。

由漢斯-於爾根-巴特部門的呂迪格-伯格領導的一個團隊現在已經解決了這個問題，並使用一種特殊的顯微鏡方法來更詳細地調查這些過程。他們調查了鋰枝晶開始生長的位置問題。是否像在石洞中，鐘乳石從上方生長，石筍從地上生長，直到它們在中間結合，形成所謂的”石筍”？電池中沒有頂部和底部–但枝晶是從負極向正極生長還是從正極向負極生長？或者它們從兩極同樣生長？還是說電池中有一些特殊的地方導致了樹突的成核，然後從那裡開始樹突生長？

Rüdiger Berger的團隊特別研究了陶瓷固體電解質中所謂的”晶界”。這些邊界是在固體層的生產過程中形成的： 陶瓷晶體中的原子基本上是非常有規律的排列。然而，由於晶體生長過程中的微小隨機波動，在原子排列不規則的地方形成了線狀結構–所謂的”晶界”。

這些晶界通過他們的顯微鏡方法–“開爾文探針力顯微鏡”–可以看到，在這種方法中，用一個鋒利的尖端掃描表面。與Rüdiger Berger合作的博士生Chao Zhu說：”如果固態電池被充電，開爾文探針力顯微鏡看到電子沿著晶界聚集–尤其是在負極附近”。後者表明，晶界不僅改變了陶瓷的原子排列，也改變了其電子結構。

由於電子的積累–即負粒子–在固體電解質中旅行的帶正電的鋰離子可以被還原成金屬鋰。其結果是：鋰沉積和枝晶的形成。如果重複充電過程，枝晶將繼續增長，直到最後電池的兩極被連接。只在負極觀察到這種樹枝狀物生長的初始階段的形成–也只在這一極觀察到。在相反的正極沒有觀察到生長。

科學家們希望，隨著對生長過程的精確理解，他們也將能夠開發出有效的方法來防止或至少限制負極的生長，以便在未來，更安全的固態鋰電池也可以應用。