喬治亞州的肯尼索州立大學（Kennesaw State University）研究團隊正在開發一種改良的固態電解質，旨在改善鋰離子在固態電池中的運動，從而解決阻礙該技術更廣泛應用的主要技術障礙。固態電池用固體材料取代傳統鋰離子電池中的可燃液體電解質，降低了火災風險並改善了熱穩定性。然而，鋰離子在固體材料中的運動速度較慢，限制了充電速度和整體性能。這項研究由電機與計算機工程系的助理教授江貝貝（Beibei Jiang）領導，團隊正在研究一種結合陶瓷和聚合物成分的複合固態電解質。通過使用含硫的化學基團來改良這種複合材料，研究人員旨在降低材料界面的阻力，讓鋰離子能更有效地移動。
江貝貝表示：「我們的目標是替換所有可燃的成分，讓電池變得更加安全。通過去除液體電解質，並重新設計電池內部的固體材料，我們能夠減少過熱、短路和火災風險，同時提升性能。」固態電池被廣泛視為電動車、電網儲能和消費電子產品的下一步技術，但緩慢的離子傳輸依然是持續的挑戰。江的團隊專注於改善不同固體材料之間的內部粘合，而不是重新設計整個電池架構。
團隊在複合電解質中引入了含硫的化學基團，改善了陶瓷和聚合物相之間的粘合性。這降低了界面阻力，使鋰離子能更自由地穿過固體結構。江貝貝形容：「鋰離子就像高速公路上的汽車，我們的硫改良就像平滑那條高速公路，讓鋰離子能更快地移動，這意味著電池可以更快充電，表現更好。」在實驗過程中，研究人員還發現含硫與電解質陶瓷部分的鋯之間存在強互動。根據團隊的說法，這種互動在固態電池研究中尚未被記錄，且對觀察到的性能改善起到關鍵作用。
「我們是第一個提出硫與鋯之間強互動的團隊，」江貝貝表示。「我們相信這種互動是改善性能的主要原因。」這一發現是在早期測試中意外出現的，當時學生們注意到反應比預期的快得多。團隊並沒有放棄這一結果，而是進一步調查原因，並調整過程以使其可控。江貝貝說：「這幾乎是偶然的，反應在幾秒鐘內發生，迅速失控。」
目前大部分工作在江貝貝位於肯尼索州立大學馬里埃塔校區的實驗室中進行，學生們合成材料、組裝原型電池，並使用硬幣電池設計來測試其性能。該項目得到了美國國家科學基金會20萬美元的資助，以及內部種子資金的支持。江貝貝表示：「我們現在的重點是證明這種設計有效且穩定可靠。一旦我們能夠展示這一點，就可以考慮擴大和製造。」雖然這項技術仍處於早期階段，研究人員相信如果能證明長期穩定性和可製造性，這種材料方法可以適應多種電池應用。
