该发现或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，混合两种固体电解质之间的小颗粒会产生一种称为“空间电荷层”的效应，即在两种材料界面处形成电荷累积。

这一发现可能推动采用固体电解质的电池（即固态电池）的开发，应用于移动设备和电动汽车等领域。研究人员将这项研究发表在《ACS能源快报》上，并被选为三月刊的封面文章。

研究者发现，混合两种固体电解质之间的小颗粒会产生"空间电荷层"效应，即在此示意图所示的两个固体电解质界面处形成电荷累积。

材料科学与工程助理教授、本研究共同通讯作者拉伊苏·苏博士（Dr. Laisuo Su）解释，当不同的固体电解质材料物理接触时，由于每种材料化学势的差异，带电粒子（即离子）会在边界处累积形成界面层。他指出该界面层有助于形成通道，使离子更易于跨越界面移动。

"这就像在食谱中混合两种配料时，意外获得超越单一配料的强化效果，"苏博士表示，"该效应使离子迁移能力提升至任一材料自身无法达到的水平。"

"该发现提出了一种通过精心选择相互作用材料来增强离子迁移的新设计思路，有望研制出性能更优异的固体电解质，进而开发出更高效的固态电池。"

本研究隶属于该校"电池与能源推进商业化及国家安全计划"（BEACONS），该计划于2023年由美国国防部资助3000万美元启动，旨在开发新型电池技术及制造工艺、提升关键原材料国内供应能力，并为产业培养高素质人才。

材料科学与工程教授、BEACONS中心主任及本研究共同通讯作者赵庆杰博士（Dr. Kyeongjae Cho）强调："固态电池技术是我们在BEACONS中心开展的新一代电池化学研究的重要组成部分，预计将推动先进电池系统发展，从而提升国防应用无人机的性能。"

当前消费电子产品普遍使用的锂离子电池多含易燃液态电解质，存在安全隐患。苏博士指出，尽管传统锂离子电池正接近其理论储能极限，但固态电池展现出巨大潜力——其发电与储能能力可达液态电解质电池两倍以上，且因不易燃特性更具安全性。

然而固态电池发展面临挑战，主要在于离子更难穿透固体材料。研究人员通过研究固态电解质化合物氯化锂锆（Li₂ZrCl₆）和氯化锂钇（Li₃YCl₆）的性能，提出了解释材料混合增强离子活性的理论。

"该界面形成了独特的离子传输通道，"苏博士阐释道。

苏博士及其团队计划继续研究界面组成与结构如何促成更高离子电导率。

其他参与研究的达拉斯分校成员包括：论文第一作者、BEACONS博士后王博宇博士（Dr. Boyu Wang）；机械工程系副教授周越博士（Dr. Yue Zhou）。

研究团队还与德州理工大学两位学者合作：机械工程助理教授、共同通讯作者齐山·艾哈迈德博士（Dr. Zeeshan Ahmad），以及机械工程博士生Md Salman Rabbi Limon。