随着数字化智能设备和电动汽车市场的日益扩张，锂金属电池可以说是有前途的高密度储能技术之。然而，锂金属电池技术的大壁垒是会出现不可控的锂枝晶，并由此引起充电能力变差和安隐患的问题。
锂枝晶指的是锂金属在用作电池的阳或负时表面生长出的针状物，它会引起有害的副反应而降低能量密度，严重的甚至会导致电短路而引发火灾或爆炸。
日前，亚利桑那州立大学（ArizonaStateUniversity）的项新研究发现，使用三维聚二甲基硅氧烷（PDMS）层作为电池中锂金属阳的基体材料，能够有地抑制锂枝晶的形成，从而大大地延长电池寿命，减少安隐患。该研究于3月6日发表在的期刊《自然•能源》（NatureEnergy）上。
论文的研究员姜汉卿（HanqingJiang）教授说，这个发现对锂离子（lithium-ion）电池和锂空气（lithium-air）电池都有意义，并且对其他金属阳电池也有很大的意义。因为几乎所有用作电池阳的金属都会产生枝状晶体，比如，锌、钠和铝电池等。
姜汉卿称，他和研究团队并不是从材料或电化学的角度来解决这个问题的，而是从机械工程师的角度来寻找解决方案。他说，“已知的研究表明，微小的锡针或锡须（类似枝状晶体）在应力作用下会从锡金属的表面伸出，因此通过类比，我们研究了应力作为锂枝晶生长原因的可能性。”
在轮研究中，研究者在电池的阳底部加了层柔性PDMS，发现锂枝晶的生长有明显的减少。研究者的分析表明，金属锂电中累积的应力被PDMS基底以褶皱变形的形式所释放，而这种枝晶减少的趋势与此应力释放直接相关。
“这是从实验上证明了残余应力在锂枝晶的形成中起着关键作用”，姜汉卿说除了研究锂枝晶的生长机制外，姜汉卿团队又进步研究了如何利用这种现象（应力释放减少枝晶生长）来延长锂金属电池的寿命，同时还保持高能量密度。
研究者提出的方法是将PDMS基体做成具备很多表面的三维结构。“利用块内部含有大量小孔的方糖作为模板，PDMS进入方糖内部的孔隙中，形成个连续的网络状基底，再镀层薄薄的铜层以传导电子。，再用锂金属充满这些孔隙。PDMS作为种多孔的海绵状层，能够有减轻应力并抑制枝晶生长”，姜汉卿解释说。
该研究小组成员之、莱斯大学（RiceUniversity）的MingTang教授说：“通过与其他抑制锂枝晶的方法相结合，比如新的电解液添加剂，这发现对于使锂金属电池成为种安、高密度、长期储存能量的解决方案具有广泛的意义。这种技术的潜在应用范围非常广泛，从个人电子设备供电，到为电动汽车提供超长时动力，再到作为太阳能电网的备用电源。”
