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        一项使锂离子电池更安全、更强大的新兴技术涉及使用固体而不是液体电解质，这种材料使离子能够穿过设备以产生电力。

         德克萨斯大学达拉斯分校研究人员及其同事的一个团队发现，两种固体电解质之间的小颗粒混合会产生一种称为“空间电荷层”的效果，即电荷在两种材料。

         这一发现可能有助于开发具有固体电解质的电池，称为固态电池，用于移动设备和电动汽车等应用。 研究人员在 ACS Energy Letters 上发表了他们的研究，并登上了 3 月刊的封面。

         研究人员发现，两种固体电解质之间的小颗粒混合会产生一种称为“空间电荷层”的效果，即电荷在下图中描绘的两种固体电解质之间的界面。

         博士说，当单独的固体电解质材料进行物理接触时，会在它们的边界处形成一层，由于每种材料的化学势的差异，带电粒子或离子会在这里积累。 Laisuo Su 是 Erik Jonsson 工程与计算机科学学院材料科学与工程助理教授，也是该研究的共同通讯作者。 他说，该层有助于创建使离子更容易穿过界面的通路。

         “想象一下，在一个食谱中混合两种成分，出乎意料地得到比单独使用任何一种成分更好的结果，”Su 说。 “这种效应促进了离子的运动，超出了任何一种材料本身所能达到的水平。

         “这一发现提出了一种设计更好的固体电解质的新方法，通过仔细选择以增强离子运动的方式相互作用的材料，可能导致性能更好的固态电池。

         该研究是 UTD 的电池和能源促进商业化和国家安全 （BEACONS） 计划的一个项目，该计划于 2023 年启动，由国防部提供 3000 万美元，用于开发和商业化新的电池技术和制造工艺，提高关键原材料的国内供应，以及 为工业培训高素质的工人。

         “固态电池技术是我们下一代产品的一部分BEACONS 中心的电池化学研究，有望使先进的电池系统能够提高国防应用无人机的性能，“博士说。 Kyeongjae Cho，材料科学与工程教授，BEACONS 主任，该研究的共同通讯作者。

         目前消费品中使用的大多数锂离子电池都含有液体电解质，这些电解质易燃且可能存在安全问题。 虽然传统的锂离子电池正在达到它们可以存储多少能量的理论极限，Su 表示，固态电池有望产生和储存比使用液体电解质的电池多两倍的电力，而且它们更安全，因为它们不易燃。 然而，

         固态电池的开发面临挑战，因为离子更难穿过固体材料。 研究人员研究了固态电解质化合物锆锂的性能氯化物和氯化钇锂，并提出了一种理论来解释为什么混合材料会增加离子活性。

         “界面形成了独特的离子传输通道，”Su 说。

         Su 和其他研究人员计划继续研究界面的组成和结构如何导致更大的离子电导率。

         为这项工作做出贡献的其他 UT Dallas 研究人员包括 Dr. 该研究的第一作者、BEACONS 的博士后研究员 Boyu Wang; 和博士。 Yue 周，机械工程副教授。

         UTD 团队与德克萨斯理工大学的两名研究人员合作： 博士。 机械工程助理教授兼共同通讯作者 Zeeshan Ahmad; 以及机械工程博士生 Md Salman Rabbi Limon。