固态电池作为下一代储能技术的未来之星，其商业化进程一直受到枝晶问题的严重制约。这些微小的金属析出物会刺穿电池内部结构，导致短路甚至完全失效。
长期以来，研究人员只能通过间接手段推测枝晶的生长行为，如电化学表征、物理表征、压力传感表征，其都无法直接观测定位到枝晶的具体位置与分布。直到最近一项突破性研究改变了这一局面。
重要发现
枝晶生长全过程揭秘
北京理工大学材料学院金海波教授和苏岳锋教授课题组经典案例
蔡司材料共聚焦助力固态电池内部枝晶生长过程的实时可视化观测
为下一代高安全、高能量密度固态电池的设计提供关键理论依据与技术指引
▲ 展示了蔡司共聚焦显微镜捕捉到的钠枝晶荧光成像，其超高分辨率清晰呈现了枝晶的微观结构特征
▲ 展示了固态电池中钠晶生长的成像，蔡司显微镜的三维重构能力使研究人员能够精确量化枝晶体积等关键参数
借助蔡司激光共聚焦显微镜的优异性能，研究人员获得了多项突破性发现：
生长模式新认知
枝晶呈现"爆发-停滞-再爆发"的间歇性生长模式，这一发现直接得益于蔡司显微镜的长时间动态观测能力。
机械应力关键作用
枝晶生长会产生巨大机械应力，而应力积累又会反制进一步生长，这一机制的发现离不开显微镜的高分辨率应力分布成像。
面起源确认
电极与电解质界面处的缺陷是枝晶萌生的主要起源地，蔡司显微镜的超高空间分辨率使研究人员能够精确定位这些缺陷位置。
电流密度影响
不同电流密度下枝晶生长形貌和速率存在显著差异，这一定量关系的建立依赖于显微镜的精确测量能力。
技术突破
蔡司激光共聚焦显微镜的关键作用
这项研究中，蔡司激光共聚焦显微镜作为核心观测设备，为解决锂电原位观测面临的诸多挑战提供了独特的技术优势：
动态时序扫描功能
时间序列扫描功能支持每小时多次扫描，能够连续记录枝晶生长的动力学过程，实现多点位同时跟踪，精确测量生长速率和方向性，为理解枝晶生长动态提供了关键数据。
卓越的光学性能
高透光率光学系统和优异信噪比，即使在弱光条件下也能获得清晰图像，满足透过电池观察窗进行原位观测的特殊需求，确保荧光信号的高效采集和真实还原。
超高空间分辨率
亚微米级分辨能力使研究人员能够清晰捕捉枝晶萌芽的初始状态和微观结构特征，为研究枝晶的成核和早期生长提供了前所未有的细节信息。这一特性对于理解枝晶形成的初始阶段至关重要。
精准三维重构能力
通过Z-stack扫描技术实现的三维体积数据采集，能够重建枝晶的空间构型，精确量化枝晶体积等关键参数，帮助研究人员全面了解枝晶的生长形态和空间分布。
未来展望
固态电池设计新方向
蔡司激光共聚焦显微镜在本研究中表现出卓越的性能与可靠性，为能源材料微观机制的解析提供了强大支撑，彰显了先进表征工具在驱动原始创新与科研突破中不可或缺的作用。
除此之外，蔡司还提供涵盖扫描电镜、双束电镜、X射线显微镜等多维分析手段的显微成像解决方案，全方位、多模态、跨尺度支持固态电池的研发需求，为其最终走向大规模商业化应用提供了坚实而系统化的技术保障。
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蔡司材料激光共聚焦解决方案
参考文献
“Imaging dendrite growth in solid-state sodium batteries using fluorescence tomography technology”《Science Advances》（DOI: 10.1126/sciadv.adr0676）
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