5 月 11 日消息，慕尼黑工業(yè)大學(xué)（Technical University of Munich，簡稱 TUM）的科學(xué)家們在固態(tài)電池研究領(lǐng)域取得了重要成果，他們成功開發(fā)出一種由鋰、銻和鈧組成的新材料，其鋰離子傳導(dǎo)速度比已知材料快出 30% 以上。

據(jù)了解，該研究團(tuán)隊(duì)由 TUM 無機(jī)化學(xué)系的托馬斯?F?法斯勒（Thomas F. F?ssler）教授領(lǐng)導(dǎo)，專注于新型材料的研發(fā)。他們將鋰銻化合物中的部分鋰替換為鈧金屬，從而在導(dǎo)體材料的晶體晶格中產(chǎn)生了特定的空隙，即所謂的“空位”。研究人員解釋稱，這些空位有助于固態(tài)電池中的鋰離子更輕松、更快速地移動。他們的研究成果已以《Scandium Induced Structural Disorder and Vacancy Engineering in Li3Sb – Superior Ionic Conductivity in Li3-3xScxSbv》為題發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》（Advanced Energy Materials）期刊。

由于這種新材料的鋰離子傳導(dǎo)值比已知材料高出 30%，Kern 研究團(tuán)隊(duì)還邀請了 TUM 技術(shù)電化學(xué)系的專家進(jìn)行驗(yàn)證。該研究的共同作者托比亞斯?庫施（Tobias Kutsch）表示：“由于該材料同時(shí)具備導(dǎo)電性，這給我們的測量工作帶來了特殊挑戰(zhàn)，我們不得不相應(yīng)地調(diào)整測量方法。”經(jīng)過進(jìn)一步測試，結(jié)果得到了確認(rèn)。

法斯勒教授認(rèn)為，這一成果在基礎(chǔ)研究方面具有重要意義：“通過添加少量鈧，我們發(fā)現(xiàn)了一種新的原理，這可能成為其他元素組合的藍(lán)圖。”

盡管新材料在應(yīng)用于電池單元之前仍需進(jìn)行大量測試，但研究人員對前景保持樂觀。法斯勒教授指出：“能夠同時(shí)傳導(dǎo)離子和電子的材料特別適合作為電極添加劑。鑒于其良好的應(yīng)用前景，我們已經(jīng)為這一成果申請了專利。”此外，研究人員還表示，這種新材料不僅傳導(dǎo)速度更快，還具備熱穩(wěn)定性，并且可以通過現(xiàn)有的化學(xué)工藝輕松生產(chǎn)。這些特性都使其在商業(yè)化方面具有很大的潛力。

值得一提的是，TUM 的研究人員還發(fā)現(xiàn)了一種全新的物質(zhì)類別。該研究的第一作者、TUMint.EnergyResearch GmbH 的研究員姜景文（Jingwen Jiang，音譯）強(qiáng)調(diào)：“我們的組合基于鋰-銻，但同樣的概念也可以輕松應(yīng)用于鋰-磷系統(tǒng)。與之前依賴鋰-硫并需要五種額外元素進(jìn)行優(yōu)化的材料相比，我們的材料只需要添加鈧這一種元素。我們相信，這一發(fā)現(xiàn)可能會對提升其他材料的導(dǎo)電性產(chǎn)生更廣泛的影響。”

TUMint.EnergyResearch GmbH 是參與該項(xiàng)目的機(jī)構(gòu)之一，于 2019 年由慕尼黑工業(yè)大學(xué)和巴伐利亞州經(jīng)濟(jì)事務(wù)部聯(lián)合成立。該機(jī)構(gòu)的目標(biāo)是整合 TUM 在固態(tài)電池領(lǐng)域的專業(yè)知識，為工業(yè)項(xiàng)目奠定基礎(chǔ)。目前，該公司的團(tuán)隊(duì)由約 20 名科學(xué)家組成，他們隸屬于參與項(xiàng)目的 TUM 各系。從法律上講，TUMint.EnergyResearch GmbH 是 TUM International GmbH 的子公司。