近期，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM）的研究團(tuán)隊(duì)宣布成功開(kāi)發(fā)出一種由鋰、銻、鈧組成的新型固態(tài)電解質(zhì)材料，其鋰離子傳導(dǎo)速度較現(xiàn)有材料提升30%以上。這一成果不僅突破了固態(tài)電池長(zhǎng)期存在的離子傳導(dǎo)效率瓶頸，更憑借其獨(dú)特的材料設(shè)計(jì)與商業(yè)化潛力，為下一代高能量密度、高安全性電池的產(chǎn)業(yè)化注入強(qiáng)心劑。
傳統(tǒng)固態(tài)電解質(zhì)依賴復(fù)雜的晶格結(jié)構(gòu)或聚合物鏈段實(shí)現(xiàn)鋰離子傳輸，但離子遷移阻力大、效率低的問(wèn)題始終難以突破。
TUM團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，選擇鋰銻化合物（Li?Sb）作為基礎(chǔ)框架，通過(guò)將部分鋰原子替換為鈧金屬（Sc），在晶體結(jié)構(gòu)中人為制造出“空位通道”。
這種原子級(jí)的結(jié)構(gòu)調(diào)控使鋰離子得以在三維貫通的空位網(wǎng)絡(luò)中自由穿梭，阻力大幅降低，傳導(dǎo)速率顯著提升。
研究團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人、TUM無(wú)機(jī)化學(xué)系托馬斯·F·法斯勒教授指出：“鈧元素的引入不僅創(chuàng)造了空位，更意外地誘導(dǎo)了晶格的結(jié)構(gòu)無(wú)序化，這種雙重效應(yīng)疊加是提升傳導(dǎo)效率的關(guān)鍵。”
相較于傳統(tǒng)材料需要多種元素協(xié)同優(yōu)化（如鋰-硫體系需5種以上添加劑），新材料的制備僅需單一鈧元素，大幅簡(jiǎn)化了工藝流程。相關(guān)成果已發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》期刊，并申請(qǐng)專利保護(hù)。
新材料的突破性不僅體現(xiàn)在傳導(dǎo)效率的躍升，更在于其綜合性能的全面適配：
??熱穩(wěn)定性卓越??：固態(tài)電池因采用不可燃電解質(zhì)而具備天然安全性，而新材料在高溫下的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)一步降低了熱失控風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)電動(dòng)汽車等高負(fù)荷場(chǎng)景至關(guān)重要。
??兼容現(xiàn)有工藝??：該材料可通過(guò)成熟的濕化學(xué)法合成，無(wú)需改造現(xiàn)有產(chǎn)線，顯著降低了規(guī)?；a(chǎn)成本。
??多功能應(yīng)用潛力??：其兼具離子與電子傳導(dǎo)特性，可作為電極添加劑優(yōu)化界面反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，或直接作為固態(tài)電解質(zhì)層使用。
研究團(tuán)隊(duì)已在實(shí)驗(yàn)室中驗(yàn)證了材料的循環(huán)穩(wěn)定性與倍率性能，下一步將與產(chǎn)業(yè)界合作推進(jìn)電池原型開(kāi)發(fā)。
固態(tài)電池被公認(rèn)為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的核心方向，但其商業(yè)化進(jìn)程長(zhǎng)期受限于電解質(zhì)性能不足與高昂成本。TUM的突破或?qū)娜矫娓膶懶袠I(yè)格局：
??技術(shù)路徑多元化??：當(dāng)前主流固態(tài)電解質(zhì)（如硫化物、氧化物）因脆性高、界面阻抗大等問(wèn)題進(jìn)展緩慢，而鋰-銻-鈧體系的出現(xiàn)為行業(yè)提供了全新選擇。
??產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同機(jī)遇??：鈧作為稀土元素，其需求增長(zhǎng)將刺激上游礦產(chǎn)開(kāi)發(fā)與提純技術(shù)創(chuàng)新；同時(shí)，該材料與硅碳負(fù)極的適配性（如熱膨脹系數(shù)匹配）可能推動(dòng)“固態(tài)電池+硅碳負(fù)極”的垂直整合生態(tài)。
??成本下降拐點(diǎn)??：據(jù)測(cè)算，新材料量產(chǎn)后可使固態(tài)電池成本降低約20%，疊加傳導(dǎo)效率提升帶來(lái)的能量密度優(yōu)化，有望在2028年前實(shí)現(xiàn)與液態(tài)鋰電池的成本平價(jià)。