从笔记本电脑、手机到电动汽车，我们日常生活中的许多电子设备都使用可充电锂离子电池供电。目前市面上的锂离子电池通常依靠位于电池中心的液态溶液，即电解液。

当电池为设备供电时，锂离子从带负电的一端（阳极）穿过液态电解质，移动到带正电的一端（阴极）。当电池充电时，离子则反向流动，从阴极穿过电解质，到达阳极。

使用液态电解质的锂离子电池存在一个重大的安全隐患：过充或短路时可能起火。比液态电解质更安全的替代方案是制造使用固态电解质在正负极之间传输锂离子的电池。

然而，先前的研究发现，固态电解质会导致电池充电时阳极上形成称为枝晶的微小金属晶体。这些枝晶在低电流下会使电池短路，导致电池无法使用。

枝晶生长始于电解液与阳极交界处电解液中的微小缺陷。印度科学家最近发现了一种减缓枝晶生长的方法。通过在电解液和阳极之间添加一层薄金属层，他们可以阻止枝晶向阳极内部生长。

科学家选择研究铝和钨作为构建这种薄金属层的候选金属。这是因为铝和钨都不能与锂混合或形成合金。科学家认为这将降低锂中形成缺陷的可能性。如果所选金属能够与锂形成合金，少量锂会随着时间的推移渗入金属层。这将在锂中留下一种称为空隙的缺陷，而枝晶就可能在这些空隙中形成。

为了测试金属层的有效性，组装了三种类型的电池：一种在锂阳极和固体电解质之间有一层薄薄的铝，一种有一层薄薄的钨，还有一种没有金属层。

在测试电池之前，科学家们使用了一种名为扫描电子显微镜的高倍显微镜，仔细观察了阳极和电解质之间的界面。他们发现，在没有金属层的样品中存在一些细小的缝隙和孔洞，并指出这些缺陷很可能是枝晶生长的地方。而带有铝层和钨层的电池表面则显得光滑连续。

在第一个实验中，每个电池都通入恒定电流24小时。没有金属层的电池在最初的9小时内就发生短路失效，这可能是由于枝晶生长造成的。而含铝或含钨的电池在本次实验中均未发生失效。

为了确定哪种金属层能更好地抑制枝晶生长，我们对仅包含铝层和钨层的样品进行了另一项实验。在该实验中，电池在逐渐增加的电流密度下进行循环测试，初始电流与前一次实验相同，每次增加的电流值较小。

电池短路时的电流密度被认为是枝晶生长的临界电流密度。铝层电池在初始电流的三倍时失效，而钨层电池在初始电流的五倍以上时失效。该实验表明，钨的性能优于铝。

科学家们再次利用扫描电子显微镜观察阳极和电解质之间的界面。他们发现，在达到先前实验测得的临界电流密度的三分之二时，金属层中开始出现空洞。然而，在临界电流密度的三分之一处，并未观察到空洞。这证实了空洞的形成确实先于枝晶的生长。

随后，科学家们利用已知的钨和铝对能量和温度变化的响应规律，进行了计算机模拟，以了解锂与这些金属的相互作用。他们证实，铝层在与锂相互作用时确实更容易形成空隙。利用这些计算结果，未来选择其他类型的金属进行测试将更加容易。

这项研究表明，在固态电解质电池的电解质和阳极之间添加一层薄金属层可以提高其可靠性。科学家们还证明，选择一种金属（例如，用钨代替铝）可以进一步延长电池寿命。提高这类电池的性能将使其更接近取代目前市场上易燃的液态电解质电池。