慕尼黑工业大学开发出新型固态电池材料：锂离子传导速度提升 30%

本站 5 月 11 日消息，慕尼黑工业大学（Technical University of Munich，简称 TUM）的科学家们在固态电池研究领域取得了重要成果，他们成功开发出一种由锂、锑和钪组成的新材料，其锂离子传导速度比已知材料快出 30% 以上。

据本站了解，该研究团队由 TUM 无机化学系的托马斯・F・法斯勒（Thomas F. Fässler）教授领导，专注于新型材料的研发。他们将锂锑化合物中的部分锂替换为钪金属，从而在导体材料的晶体晶格中产生了特定的空隙，即所谓的“空位”。研究人员解释称，这些空位有助于固态电池中的锂离子更轻松、更快速地移动。他们的研究成果已以《Scandium Induced Structural Disorder and Vacancy Engineering in Li3Sb – Superior Ionic Conductivity in Li3-3xScxSbv》为题发表于《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）期刊。

由于这种新材料的锂离子传导值比已知材料高出 30%，Kern 研究团队还邀请了 TUM 技术电化学系的专家进行验证。该研究的共同作者托比亚斯・库施（Tobias Kutsch）表示：“由于该材料同时具备导电性，这给我们的测量工作带来了特殊挑战，我们不得不相应地调整测量方法。”经过进一步测试，结果得到了确认。

法斯勒教授认为，这一成果在基础研究方面具有重要意义：“通过添加少量钪，我们发现了一种新的原理，这可能成为其他元素组合的蓝图。”

尽管新材料在应用于电池单元之前仍需进行大量测试，但研究人员对前景保持乐观。法斯勒教授指出：“能够同时传导离子和电子的材料特别适合作为电极添加剂。鉴于其良好的应用前景，我们已经为这一成果申请了专利。”此外，研究人员还表示，这种新材料不仅传导速度更快，还具备热稳定性，并且可以通过现有的化学工艺轻松生产。这些特性都使其在商业化方面具有很大的潜力。

值得一提的是，TUM 的研究人员还发现了一种全新的物质类别。该研究的第一作者、TUMint.Energy Research GmbH 的研究员姜景文（Jingwen Jiang，音译）强调：“我们的组合基于锂-锑，但同样的概念也可以轻松应用于锂-磷系统。与之前依赖锂-硫并需要五种额外元素进行优化的材料相比，我们的材料只需要添加钪这一种元素。我们相信，这一发现可能会对提升其他材料的导电性产生更广泛的影响。”

TUMint.Energy Research GmbH 是参与该项目的机构之一，于 2019 年由慕尼黑工业大学和巴伐利亚州经济事务部联合成立。该机构的目标是整合 TUM 在固态电池领域的专业知识，为工业项目奠定基础。目前，该公司的团队由约 20 名科学家组成，他们隶属于参与项目的 TUM 各系。从法律上讲，TUMint.Energy Research GmbH 是 TUM International GmbH 的子公司。