发现可提升固态电池性能

德克萨斯大学达拉斯分校的研究团队及其合作者发现，两种固体电解质之间的微小颗粒混合会产生"空间电荷层"效应——即在两种材料界面处形成电荷积累现象。

这项发现将推动采用固体电解质的固态电池研发，可应用于移动设备和电动汽车等领域。研究人员将成果发表在《ACS能源通讯》三月刊封面论文中。

当两种固体电解质材料物理接触时，由于各自化学势的差异，带电粒子（离子）会在界面边界处聚集形成特殊层状结构。该研究的共同通讯作者、材料科学与工程系助理教授苏莱索博士解释道，这种结构能创建离子传输通道，显著提升界面间的离子迁移效率。

"就像烹饪时混合两种食材意外获得更佳效果"，苏博士比喻道，"这种协同效应使离子迁移率超越单一材料的理论极限。"

"该发现为固态电解质设计提供了新思路：通过精选能产生协同效应的材料组合来优化离子传输性能，有望开发出更高性能的固态电池。"

本研究隶属于该校BEACONS计划（电池与能源商业化及国家安全推进计划），该计划2023年获得国防部3000万美元资助，旨在开发新型电池技术、提升关键原材料本土供应能力，并为产业培养高素质人才。

BEACONS中心主任、材料科学教授赵庆杰博士表示："固态电池技术是我们下一代电池化学研究的核心方向，将为国防无人机系统提供更先进的能源解决方案。"

目前消费电子产品常用的锂离子电池采用易燃液态电解质，存在安全隐患。虽然传统锂离子电池已接近理论储能极限，但苏博士指出固态电池的储能密度可达液态电池两倍以上，且不可燃特性使其安全性显著提升。

不过固态电池发展面临离子迁移率低的挑战。研究团队通过分析氯化锆锂/氯化钇锂等固态电解质材料的性能，首次揭示了材料混合提升离子活性的作用机理。

"界面形成了独特的离子传输通道"，苏博士强调道。团队后续将深入研究界面组成结构与离子导电性的构效关系。

其他贡献者包括第一作者王博宇博士（BEACONS博士后研究员）和周越副教授（机械工程系）。研究团队还与德州理工大学的Zeeshan Ahmad助理教授（共同通讯作者）及机械工程博士生Md Salman Rabbi Limon展开了合作。