幾十年來，科學家一直認為，可充電電池電極上不可避免的薄膜堆積是導致效能下降的原因。但近期美國的一項最新研究發現，性能下降的背後實際上另有原因。來自美國能源部太平洋西北國家實驗室（PNNL）的研究小組發現，電池電極上苔蘚狀或樹狀結構的鋰金屬沉積物的累積並不是性能下降的根本原因，而是副作用。

他們的最新發現已於近期發表在了《自然能源》雜誌上。

他們的研究結果表明，所謂的固體電解質界面（SEI）並不是以前認為的電子絕緣體，而是表現得像半導體。SEI的作用就像一個守護者，允許鋰離子自由進出陽極。一直以來，科學家都專注於研究這種SEI層，儘管它比一張紙還薄，但它在電池性能中起著巨大的作用。

當電池還是新電池時，SEI在第一次充電週期形成，理想情況下在電池的預期壽命內保持穩定。但是觀察老化的可充電電池的內部，通常會發現負極上有大量固體鋰的堆積。電池研究人員認為，這種累積會導致效能下降。但此前無法透過測量來檢驗因果關係。

在最新研究中，他們透過開發一種新技術直接測量了實驗系統中SEI的導電性，解決了這個問題。該團隊將透射電子顯微鏡與顯微鏡內微製造金屬針的奈米級操作結合。然後，研究人員用四種不同類型的電解質測量了在銅或鋰金屬上形成的SEI層的電氣性能。

如此一來，他們就解決了長期以來的謎團，即SEI在電池運行過程中是如何發揮作用的。該團隊的測量顯示，隨著電池電壓的增加，SEI層在所有情況下都會洩漏電子，使其成為半導電的。此外，SEI層的含碳有機成分容易洩漏電子，並縮短電池壽命。

PNNL實驗室研究員和電池技術專家，共同領導這項研究的Chongmin Wang說，“更高的導電率會導致更厚的SEI和複雜的固體鋰形式，最終導致較差的電池性能。”

至此，研究人員得出結論，盡量減少SEI中的有機成分將使電池具有更長的使用壽命。

「即使是透過SEI傳導速率的微小變化，也會導致效率和電池循環穩定性的巨大差異。」Wang補充說。