锂二次（可充电）电池已广泛应用于便携式电子设备、电动汽车、规模储能等领域。然而，电池充放电过程中锂枝晶的生长与穿透可能引发电池内部短路，甚至进一步导致热失控，严重制约锂二次电池的安全应用。现有安全监测主要依赖温度、压力等外部传感器，难以直接感知电池内部早期局部失效。因此，发展具有本征传感能力的固态电解质，对于提升锂电池的安全性和智能化具有重要意义。

在中国科学院、国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委等的支持下，化学所分子纳米结构与纳米技术实验室郭玉国团队，提出了一种具有枝晶传感功能的复合固态电解质应用于智能锂电池。借鉴生物神经元的“电-化学-电信号”的信号传导机制，将无机固态电解质纳米颗粒作为感知单元，聚合物电解质作为保护层，在保证锂离子传输的同时避免正常循环过程中无机组分与锂金属直接接触。当锂枝晶穿透聚合物层并接触无机组分后，可触发界面化学反应，将微观枝晶穿透转化为宏观电压信号。研究表明，该复合固态电解质能够在电池内部严重短路前产生明显的外部电压响应，实现了锂枝晶的识别和预警。

该研究将传统被视为电池失效因素的界面反应转化为主动的安全感知，实现了固态电解质由“被动抑制枝晶”向“主动感知枝晶”的功能拓展，为智能锂电池设计提供了新范式。相关研究成果近日发表于Nature Sensors期刊（Nat. Sens., 2026, https://www.nature.com/articles/s44460-026-00145-w）。文章共同第一作者为化学所博士研究生袁博恒和李晨博士，通讯作者为孟庆海副研究员和郭玉国研究员。

图. (a) 生物神经系统中神经元的电-化学-电信号转导机制，(b) 基于本征传感单元的智能锂电池设计及具有枝晶传感功能的固态电解质的工作原理。

分子纳米结构与纳米技术实验室

2026年10月14日