固態電池被視為未來儲能領域的顛覆性技術。它們能夠儲存更多電量，而且由于不像如今的鋰離子電池那樣依賴易燃材料，因此更加安全。如今，慕尼黑工業大學 (TUM)和 TUMint.Energy Research 的研究人員取得了一項重大突破，有望讓這一未來更近一步。

他們創造了一種由鋰、銻和少量鈧制成的新材料。這種材料使鋰離子的移動速度比任何已知替代品快30%以上。這意味著其導電性將達到創紀錄的水平，從而有望實現更快的充電速度和更高效的電池。

在托馬斯·F·法斯勒教授的帶領下，該團隊發現，將部分鋰原子替換為鈧原子會改變材料的結構。這會在導體材料的晶格中產生特定的間隙，即所謂的空位。這些間隙有助于鋰離子更容易、更快地移動，從而創造了離子電導率的新世界紀錄。

由于測得的電導率遠超現有材料，該團隊與慕尼黑工業大學 Hubert Gasteiger 教授領導的技術電化學系主任合作，對結果進行了驗證。共同作者、負責驗證測試的 Tobias Kutsch 表示：“由于該材料也導電，這帶來了特殊的挑戰，我們必須相應地調整測量方法。”

Thomas F. F?ssler 教授在其無機化學系（重點研究新材料）實驗室內。圖片來源：Wenzel Schuermann / TUM

F?ssler 認為這種新材料潛力巨大：“我們的成果代表了基礎研究的重大進展。通過加入少量鈧，我們發現了一種新原理，可以作為其他元素組合的藍圖。雖然在這種材料真正應用于電池之前還需要進行許多測試，但我們對此持樂觀態度。同時傳導離子和電子的材料特別適合用作電極添加劑。由于其實際應用前景廣闊，我們已經為我們的研發成果申請了專利。” 除了更快的導電性外，這種材料還具有熱穩定性，并且可以使用成熟的化學方法生產。

研究人員甚至通過他們的工作發現了一類全新的物質，正如論文第一作者、慕尼黑工業大學能源研究中心的科學家姜靜文所強調的那樣：“我們的組合由鋰銻組成，但同樣的概念可以很容易地應用于鋰磷體系。之前的紀錄保持者依賴于鋰硫，并且需要添加五種額外元素進行優化，而我們只需要鈧作為額外成分。我們相信，我們的發現可能對增強各種其他材料的導電性具有更廣泛的意義。”

編譯自/ScitechDaily