研究人员开发高效多金属固态电解质 有助于降低固态电池的成本

据外媒报道，劳伦斯伯克利国家实验室和佛罗里达州立大学的团队开发了新的固态电池设计方法，可以减少特定化学元素的使用，尤其是储量稀缺的关键金属。这项研究可能有助于实现高效且价格合理的固态电池。

固态电池具有高能量密度和优异的安全性，受到电动汽车行业的青睐。然而，开发一种单次充电续航里程可达数百英里的低成本固态电池具有挑战性。目前，许多固态电池都是基于特定类型的金属，这些金属价格昂贵，存储容量有限。伯克利实验室材料科学系研究员Yan Zeng说，“新方法不必增加成本来提高性能。这项工作设计了一种固体电解质，它不仅含有一种金属，而且含有一组价格合理的金属。”在目前的研究中，Zeng和佛罗里达州立大学和加利福尼亚大学的研究人员，伯克利展示了这种新型固体电解质。这种电解质由不同金属元素的混合物组成，它们可以具有更强的导电性，从而减少对大量单一元素的依赖。在实验过程中，研究人员使用各种混合金属整合并测试了几种锂离子和钠离子电池材料。研究人员观察到，这种新型多金属材料的性能好于预期，离子电导率比单一金属材料快几个数量级。离子电导率是锂离子传导电荷的速度的指标。研究人员推测，将许多不同类型的金属混合在一起会产生新的通道。通过这些通道，锂离子可以快速通过电解质。这就像在拥挤的高速公路上增加一条高速公路。曾表示，如果没有这些通道，锂离子通过电解质从电池一端到另一端的移动将非常缓慢和有限。为了验证多金属设计的候选材料，研究人员在国家能源研究与科学计算中心的超级计算机上进行了基于密度泛函理论的高级理论计算。在伯克利实验室纳米科学用户设施的分子铸造厂，研究人员使用扫描透射电子显微镜证实，每种电解质只由一种材料组成，并表现出不寻常的扭曲状态，导致其晶体结构中出现了新的离子输运途径。这一发现为设计下一代离子导体提供了新的机会。接下来，研究人员将利用这种新方法进一步探索和发现新的固体电解质材料，以提高电池性能。

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