固態電池商業化進程迎來關鍵進展——加州大學圣地亞哥分校工程團隊通過創新合金設計策略,顯著提升了電極材料的離子傳輸效率與結構穩定性。相關研究成果已于《自然·通訊》期刊正式發表,為下一代高性能固態電池的開發開辟了新路徑。
研究核心聚焦于鋰鋁合金負極的微觀結構調控。團隊發現,通過精準調整鋰與鋁的原子比例,可形成兩種特征晶相:富含鋰的β相與鋰含量較低的α相。這兩種晶相如同離子運動的"雙軌通道",其中β相路徑的離子遷移速率較α相提升達百億倍量級。這種差異直接決定了電池充放電效率與循環壽命。
實驗數據表明,采用優化β相分布的合金電極,不僅構建了三維離子傳導網絡,更形成了致密穩定的電極結構。這種結構顯著改善了電極與固態電解質的界面接觸質量,在2000次充放電循環后仍保持90%以上的初始容量,同時維持高速率充放電能力。研究首次通過直接觀測證實了β相分布與鋰離子擴散行為的定量關系。
該突破性成果源于跨學科團隊的合作:由鄭晨教授與全有珠博士領銜,聯合加州大學歐文分校、圣塔芭芭拉分校及LG新能源共同完成。項目獲得LG新能源與加州大學圣地亞哥前沿研究實驗室的聯合資助,體現了產學研協同創新的典范。
研究團隊提出的"可控晶相工程"策略具有重要技術價值。通過精確調控晶相比例與空間分布,工程師可主動設計內部離子傳導通道,突破傳統材料依賴自然結晶的局限。這種設計范式為開發高能量密度、快速充電的固態電池提供了全新思路,特別適用于電動汽車等對儲能性能要求嚴苛的領域。
隨著固態電池技術成為全球能源存儲領域的競爭焦點,該研究通過材料微觀結構創新,為實驗室技術向產業化轉化提供了關鍵支撐。相關成果已引發學術界與產業界的廣泛關注,其設計理念有望推動新一代電池技術的跨越式發展。













