Die Unterdrückung des Wachstums von Lithiumdendriten ist ein entscheidender Faktor für die Weiterentwicklung von Lithium-Metall-Batterien mit hoher Energiedichte und Festkörper- oder Polymerelektrolyten. Herkömmliche Modelle gehen davon aus, dass Lithiumdendriten ausschließlich an der Elektrodenoberfläche entstehen. Die Erfassung von mikrostrukturellen Phasenübergängen im Frühstadium tief im Inneren von Polymerelektrolyten während des Batteriebetriebs stellt jedoch nach wie vor eine analytische Herausforderung dar. In dieser Studie wenden die Autoren die Operando-Scanning-Nanofokus-Weitwinkel-Röntgenstreuung (nWAXS) an einer symmetrischen Lithiumzelle mit einem gelartigen Polymerelektrolyten (PVDF-HFP/PSTFSILI) an, um die räumliche und zeitliche Strukturdynamik mit Nanometerauflösung zu überwachen. Die Forscher visualisierten die Echtzeitbewegung und die Rekristallisationskinetik von Lithiumcarbonat sowie stationäre Lithiumhydroxid-Kristallite. Entscheidend ist, dass die direkte Beobachtung von metallischen Lithiumkristalliten, die sich im Inneren des Polymerelektrolyten bilden, zeigt, dass das Dendritenwachstum im Elektrolyten selbst entstehen kann und eher durch verbleibende elektronische Leitfähigkeit als allein durch Phänomene an der Elektrodengrenzfläche angetrieben wird. Diese Erkenntnisse vertiefen das Verständnis der Degradationsmechanismen in festen Polymerelektrolyten und liefern wichtige Anhaltspunkte für die Entwicklung sicherer Lithium-Metall-Batteriesysteme der nächsten Generation.

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