5 月 11 日消息,慕尼黑工業大學(Technical University of Munich,簡稱 TUM)的科學家們在固態電池研究領域取得了重要成果,他們成功開發出一種由鋰、銻和鈧組成的新材料,其鋰離子傳導速度比已知材料快出 30% 以上。
據了解,該研究團隊由 TUM 無機化學系的托馬斯?F?法斯勒(Thomas F. F?ssler)教授領導,專注于新型材料的研發。他們將鋰銻化合物中的部分鋰替換為鈧金屬,從而在導體材料的晶體晶格中產生了特定的空隙,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》為題發表于《先進能源材料》(Advanced Energy Materials)期刊。
由于這種新材料的鋰離子傳導值比已知材料高出 30%,Kern 研究團隊還邀請了 TUM 技術電化學系的專家進行驗證。該研究的共同作者托比亞斯?庫施(Tobias Kutsch)表示:“由于該材料同時具備導電性,這給我們的測量工作帶來了特殊挑戰,我們不得不相應地調整測量方法。”經過進一步測試,結果得到了確認。
法斯勒教授認為,這一成果在基礎研究方面具有重要意義:“通過添加少量鈧,我們發現了一種新的原理,這可能成為其他元素組合的藍圖。”
盡管新材料在應用于電池單元之前仍需進行大量測試,但研究人員對前景保持樂觀。法斯勒教授指出:“能夠同時傳導離子和電子的材料特別適合作為電極添加劑。鑒于其良好的應用前景,我們已經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速度更快,還具備熱穩定性,并且可以通過現有的化學工藝輕松生產。這些特性都使其在商業化方面具有很大的潛力。
值得一提的是,TUM 的研究人員還發現了一種全新的物質類別。該研究的第一作者、TUMint.Energy Research GmbH 的研究員姜景文(Jingwen Jiang,音譯)強調:“我們的組合基于鋰-銻,但同樣的概念也可以輕松應用于鋰-磷系統。與之前依賴鋰-硫并需要五種額外元素進行優化的材料相比,我們的材料只需要添加鈧這一種元素。我們相信,這一發現可能會對提升其他材料的導電性產生更廣泛的影響。”
TUMint.Energy Research GmbH 是參與該項目的機構之一,于 2019 年由慕尼黑工業大學和巴伐利亞州經濟事務部聯合成立。該機構的目標是整合 TUM 在固態電池領域的專業知識,為工業項目奠定基礎。目前,該公司的團隊由約 20 名科學家組成,他們隸屬于參與項目的 TUM 各系。從法律上講,TUMint.Energy Research GmbH 是 TUM International GmbH 的子公司。
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