新型固体材料可取代液体电解质

中国科学报2024年2月29日报道，英国利物浦大学科研团队开发出一种能快速传导锂离子的固体电解质材料，具有足够高的锂离子电导率，可以取代目前锂离子电池技术中的液体电解质，从而提高锂电池的安全性和能量密度。相关研究成果于2024年2月15日发表在《科学》杂志上。

电动汽车和许多电子设备都需要使用可充电锂电池供电，但其液体电解质是锂离子电池在安全性方面出现短板的最核心因素。

相对而言，在很多类型的应用环境中，固体也可以提供良好的离子环境，使锂离子快速传导。

近年来，很多材料科学家正在使用人工智能工具设计和发现新材料，以解决净零排放等全球关注的问题。

利物浦大学化学系、材料创新工厂、勒沃胡姆功能材料设计研究中心、斯蒂芬森可再生能源研究所、阿尔伯特·克鲁中心和工程学院组成的跨学科团队，共同开发了这种适合作为电解质的固体材料。

该材料由无毒且高丰度的元素组成，室温下锂离子电导率高达1.01（4）×10-2西门子/厘米，同时还具有低电子电导率和与锂金属阳极的兼容性，是目前极少数可以取代液体电解质的固体材料之一。

利物浦大学化学系教授Matt Rosseinsky介绍，由于新材料结构特殊，它能以不同于液体电解质的方式工作，性能比那些只能为离子提供狭窄空间的固体更优异，其結构改变了以前对高性能固态电解质的理解。

科研团队在实验室中合成了这种材料，确定其原子排列结构，并揭示了锂离子传输机制。

该研究使用了创新性设计方法，为其他依赖离子在固体中快速传输的高性能材料提供了一条新途径。

研究人员表示，后续研究将通过人工智能寻求成分、结构对性能有意义的差异，以进一步提高材料本身的性能，并根据研究提供的新理解发现其他新材料。

（来源：中国科学报）