来源：分析测试百科网

对于锂等材料来说，无法使用投射电子显微镜来查看枝晶原子级别的结果。和生物材料类似，当在室温下使用TEM时，通过电子束撞击，枝晶边缘会卷曲甚至熔化。参与此次工作的斯坦福大学的博士生Yanbin Li称，“透射电镜样品的制备是在空气中进行的，但锂金属在空气中将很快被腐蚀”，“每当我们试着用高倍电子显微镜观察金属锂时，电子就会在枝晶中‘钻洞’，甚至把它完全熔化。”

参与此项研究的斯坦福大学博士生Yanbin Li 称，“这就像在阳光下用放大镜照树叶一样。但是，如果你能把叶子冷却的话，这个问题将迎刃而解：你把光聚焦在叶子上，热量同样会散失，叶子也不会受到破坏。这就是我们用冷冻电子显微镜所能实现的效果，用到电池材料的成像上，差异非常明显。”

所以，冷冻电子显微镜不仅使得生物化学进入一个新的时代，而且还使科学家首次在原子级别看到了锂枝晶的完整结构。研究人员还发现，在碳酸盐基电解质中的枝晶沿着一种特定方向生长为单晶纳米线。其中一些会在“生长”过程中出现打结的情况，但它们的晶体结构仍然完整的。

另一位参与此项研究的斯坦福大学博士生yuzhang li称，还能看到固体电解质界面膜（SEI），同时还揭示了在不同电解质中形成的不同的SEI纳米结构。因为当电池充电和放电时，同样的涂层也会在金属电极上形成，所以控制它的产生和稳定对于电池的高效利用至关重要。

SLAC发布的新闻稿显示，在显微镜下，研究人员使用不同的技术来观察电子从枝晶的原子中弹出的方式，揭示晶体和其固体电解质界面膜涂层中单个原子的位置。当他们向其中添加通常用于提高电池性能的化学物质时，固体电解质界面膜涂层的原子结构变得更加有序，而这将有助于解释为什么添加剂会起到作用。

“我们很兴奋，这是我们第一次能够获得如此详尽的枝晶的图像，也是我们第一次看到固体电解质界面膜层的纳米结构。”Yanbin Li说，“这个工具可以帮助我们了解不同的电解质分别有什么样的作用，以及为什么某些电解质的效果比其它的要好。”

从这些实验中观察到的相关数据可以实现对电池故障机理更进一步地了解。尽管此工作是以锂金属为例来证明cryo-EM的实用性，但是这种方法也可能会扩展到涉及光束敏感材料（如锂化硅或硫）的其他研究。该研究团队还表示，他们计划将着重于更多地了解固体电解质界面膜层的化学属性和结构。