近日，慕尼黑工業大學（TUM）研究團隊取得了一項重大科研成果——成功開發出一種由鋰、銻、鈧構成的新型固態電解質材料。該材料的鋰離子傳導速度相較于現有材料實現了30%以上的提升，這一突破不僅攻克了固態電池長期以來面臨的離子傳導效率難題，還憑借其獨特的材料設計思路以及潛在的商業化價值，為下一代高能量密度、高安全性電池的產業化進程注入了強大動力。
在傳統的固態電解質中，鋰離子的傳輸往往依賴于復雜的晶格結構或者聚合物鏈段。然而，這種方式存在著離子遷移阻力大、傳輸效率低下等問題，始終難以得到有效解決。
TUM研究團隊獨辟蹊徑，以鋰銻化合物（Li?Sb）作為基礎框架，并將部分鋰原子替換為鈧金屬（Sc）。通過這種巧妙的原子替換操作，在晶體結構中人為地制造出了“空位通道”。得益于這種原子級的結構調控，鋰離子能夠在三維貫通的空位網絡中自由穿梭，極大地降低了離子遷移的阻力，從而顯著提升了傳導速率。
研究團隊負責人、TUM無機化學系的托馬斯·F·法斯勒教授表示：“鈧元素的引入，不僅創造了空位通道，還意外地誘導了晶格的結構無序化。正是這種雙重效應的疊加，成為了提升鋰離子傳導效率的關鍵因素?！?/span>
與傳統的固態電解質材料相比，新材料的制備工藝得到了極大簡化。傳統材料通常需要多種元素協同優化，例如鋰 - 硫體系就需要5種以上的添加劑，而新材料僅需單一鈧元素即可完成制備。這一研究成果已發表于《先進能源材料》期刊，并申請了專利保護。
新材料的突破性不僅體現在鋰離子傳導效率的大幅提升上，其綜合性能也展現出了出色的適配性。在熱穩定性方面，固態電池因采用不可燃電解質而具備天然的安全性優勢，而新材料在高溫下的結構穩定性進一步降低了熱失控的風險，這對于電動汽車等高負荷應用場景至關重要。在制備工藝上，該材料可通過成熟的濕化學法合成，無需對現有產線進行改造，顯著降低了規?；a的成本。此外，該材料還兼具離子與電子傳導特性，既可作為電極添加劑優化界面反應動力學，也可直接作為固態電解質層使用。
目前，研究團隊已在實驗室中驗證了該材料的循環穩定性與倍率性能。接下來，他們將與產業界展開合作，共同推進電池原型的開發工作。固態電池被廣泛認為是下一代儲能技術的核心發展方向，但其商業化進程一直受到電解質性能不足和高昂成本的制約。TUM的這一突破，有望從技術路徑多元化、產業鏈協同機遇以及成本下降拐點三個方面改寫行業格局。
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