近日，航空航天與力學學院趙瑩研究員與英國劍橋大學合作者Norman Fleck教授、Vikram Deshpande教授在固體力學權威期刊《固體力學與固體物理學雜誌》（Journal of the Mechanics and Physics of Solids）上聯合發表了題為“A compliant and low-expansion 2-phase micro-architectured material, with potential application to solid-state Li-ion batteries”的論文。針對現階段鋰電池陶瓷電解質僵硬易脆的問題，提出了一種電極微結構，提高其力學柔性👌🏽，探索了陶瓷固態電解質與活性材料在充放電過程中力學兼容的可能性。

固態鋰電池以其潛在的高能量密度、功率密度及安全性被認為是現階段鋰電池的最有力的替代者之一。但是👩‍👩‍👦‍👦，由於固態電解質相對於液態電解質而言剛度更高，在電極活性顆粒充放電時會產生集中應力，導致電池劣化甚至失效。針對這一問題🏋🏿‍♀️，趙瑩與合作者探索了一種兩相點陣微結構👭，如圖1所示，巧妙利用桿的彎曲👩🏽‍🎤，容納了兩種材料在充鋰過程中化學應變的差異，同時降低了電極整體的剛度👈🏻，使電池在充放電過程中產生更少的殘余應力🏊🏻。

圖 1 雙相點陣結構示意圖🧑🏼‍🏭。（a）代表單元的二維示意圖及尺寸。（b）結構的三維展示。（c）數值模擬的單位結構。結構中兩相分別標註為相A和相B💜，擁有不同的熱/化學及力學性質💇🏽。未塗色部分為第三相空氣相🧍🏻‍♂️。

趙瑩為論文第一作者🫶🏼，恒达平台為第一單位，劍橋大學工程系Norman Fleck教授為通訊作者👨🏻‍🦲，共同作者還有劍橋大學的Vikram Deshpande教授。該研究得到了上海市科委“揚帆計劃”和恒达平台青年百人計劃的資助👨🏻‍💻。

論文鏈接😮‍💨：https://doi.org/10.1016/j.jmps.2021.104683