近日，慕尼黑工业大学（TUM）研究团队取得了一项重大科研成果——成功开发出一种由锂、锑、钪构成的新型固态电解质材料。该材料的锂离子传导速度相较于现有材料实现了30%以上的提升，这一突破不仅攻克了固态电池长期以来面临的离子传导效率难题，还凭借其独特的材料设计思路以及潜在的商业化价值，为下一代高能量密度、高安全性电池的产业化进程注入了强大动力。
在传统的固态电解质中，锂离子的传输往往依赖于复杂的晶格结构或者聚合物链段。然而，这种方式存在着离子迁移阻力大、传输效率低下等问题，始终难以得到有效解决。
TUM研究团队独辟蹊径，以锂锑化合物（Li₃Sb）作为基础框架，并将部分锂原子替换为钪金属（Sc）。通过这种巧妙的原子替换操作，在晶体结构中人为地制造出了“空位通道”。得益于这种原子级的结构调控，锂离子能够在三维贯通的空位网络中自由穿梭，极大地降低了离子迁移的阻力，从而显著提升了传导速率。
研究团队负责人、TUM无机化学系的托马斯·F·法斯勒教授表示：“钪元素的引入，不仅创造了空位通道，还意外地诱导了晶格的结构无序化。正是这种双重效应的叠加，成为了提升锂离子传导效率的关键因素。”
与传统的固态电解质材料相比，新材料的制备工艺得到了极大简化。传统材料通常需要多种元素协同优化，例如锂 - 硫体系就需要5种以上的添加剂，而新材料仅需单一钪元素即可完成制备。这一研究成果已发表于《先进能源材料》期刊，并申请了专利保护。
新材料的突破性不仅体现在锂离子传导效率的大幅提升上，其综合性能也展现出了出色的适配性。在热稳定性方面，固态电池因采用不可燃电解质而具备天然的安全性优势，而新材料在高温下的结构稳定性进一步降低了热失控的风险，这对于电动汽车等高负荷应用场景至关重要。在制备工艺上，该材料可通过成熟的湿化学法合成，无需对现有产线进行改造，显著降低了规模化生产的成本。此外，该材料还兼具离子与电子传导特性，既可作为电极添加剂优化界面反应动力学，也可直接作为固态电解质层使用。
目前，研究团队已在实验室中验证了该材料的循环稳定性与倍率性能。接下来，他们将与产业界展开合作，共同推进电池原型的开发工作。固态电池被广泛认为是下一代储能技术的核心发展方向，但其商业化进程一直受到电解质性能不足和高昂成本的制约。TUM的这一突破，有望从技术路径多元化、产业链协同机遇以及成本下降拐点三个方面改写行业格局。
440
0 
分享 0
举报 0
收藏 0
反对 0
点赞 0
