韓國研究團隊 開發固態電池電解質新設計 提升 2.7 倍導電率

韓國研究團隊開發出一種「通用設計原則」，旨在加速全固態電池的商業化進程。這項研究針對鹵化物基固態電解質的兩個主要障礙——對濕氣敏感及離子傳導率不足——提出解決方案。研究由韓國高等科學技術院（KAIST）主導，並聯合東國大學、延世大學及忠北大學團隊完成。新設計能在暴露於空氣時維持結構完整，同時提升離子流動效率。「這項研究提出一種新型材料設計原則，透過結構設計策略同時改善空氣穩定性及離子傳導率，從而優化多項性能。

它將成為未來全固態電池研究及製程開發的關鍵指標，」KAIST的Seo Dong-Hwa教授表示。

氧錨定策略

全固態電池被視為提升車輛安全性的關鍵技術，因其不燃燒特性而備受矚目。現有液態電池使用易燃液體，一旦損壞或過熱即有起火風險。全固態電池以固態材料取代液體，大幅提升安全性。然而，濕氣一直是阻礙其發展的難題，一絲潮濕空氣即可破壞鹵化物電解質的內部結構。
在這項新研究中，團隊採用「氧錨定」技術，針對鹵化物基電解質——以高離子傳導率聞名但對濕氣脆弱——進行改良。他們引入鎢元素作為化學錨定劑，牢固抓住電解質晶體結構中的氧原子。

新電解質即使暴露於空氣中仍保持結構穩定，解決了穩定性問題。此外，研究人員重新設計內部結構，拓寬鋰離子的「高速公路」，令離子傳導率提升至傳統鹵化物固態電解質的2.7倍。這不僅強化電池耐用性，還提升功率及充電速度。電解質不再因空氣暴露而劣化，大幅降低製造難度及成本。
這項技術的關鍵優勢在於通用性，不限於單一材料。團隊成功應用於鋯、銦、釔及鐿基電解質，均取得一致成果，證明其為可廣泛升級下一代電池材料的「通用設計原則」。

憑藉空氣穩定性及高性能，這技術將「夢想電池」推向現實，對電動車、機器人及飛行計程車等產業產生深遠影響，這些領域均需輕量、安全且快速充電的電池。研究成果刊載於《Advanced Energy Materials》期刊。