新型固體材料可取代液體電解質

中國科學報2024年2月29日報道，英國利物浦大學科研團隊開發出一種能快速傳導鋰離子的固體電解質材料，具有足夠高的鋰離子電導率，可以取代目前鋰離子電池技術中的液體電解質，從而提高鋰電池的安全性和能量密度。相關研究成果于2024年2月15日發表在《科學》雜志上。

電動汽車和許多電子設備都需要使用可充電鋰電池供電，但其液體電解質是鋰離子電池在安全性方面出現短板的最核心因素。

相對而言，在很多類型的應用環境中，固體也可以提供良好的離子環境，使鋰離子快速傳導。

近年來，很多材料科學家正在使用人工智能工具設計和發現新材料，以解決凈零排放等全球關注的問題。

利物浦大學化學系、材料創新工廠、勒沃胡姆功能材料設計研究中心、斯蒂芬森可再生能源研究所、阿爾伯特·克魯中心和工程學院組成的跨學科團隊，共同開發了這種適合作為電解質的固體材料。

該材料由無毒且高豐度的元素組成，室溫下鋰離子電導率高達1.01（4）×10-2西門子/厘米，同時還具有低電子電導率和與鋰金屬陽極的兼容性，是目前極少數可以取代液體電解質的固體材料之一。

利物浦大學化學系教授Matt Rosseinsky介紹，由于新材料結構特殊，它能以不同于液體電解質的方式工作，性能比那些只能為離子提供狹窄空間的固體更優異，其結構改變了以前對高性能固態電解質的理解。

科研團隊在實驗室中合成了這種材料，確定其原子排列結構，并揭示了鋰離子傳輸機制。

該研究使用了創新性設計方法，為其他依賴離子在固體中快速傳輸的高性能材料提供了一條新途徑。

研究人員表示，后續研究將通過人工智能尋求成分、結構對性能有意義的差異，以進一步提高材料本身的性能，并根據研究提供的新理解發現其他新材料。

（來源：中國科學報）