東京都立大學提出全固態電池新原理,可同時達成高導電性與穩定性

 

刊登日期:2026/1/13
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東京都立大學在全固態電池之固體電解質材料開發方面,成功釐清一項能同時兼具高導電性與穩定性的全新原理,且此原理不僅適用於鋰系材料,也能擴展至其他離子種類。全固態電池因採用固體電解質,安全性高、電解液洩漏或熱暴走等風險較小,故被視為次世代儲能技術的重要候選者。然而在材料設計上如何同時實現高導電性與結構穩定性,仍為待解決的課題。
 
東京都立大學將焦點放在由多元素無秩序混合而成的「隨機置換型結晶(Random Substitutional Crystals)」。研究團隊利用分子動力學(MD)模擬,研究離子在「隨機置換型結晶」中的移動方式。實驗材料採用具NaCl型結構的LixPb1-2xBixTe,並透過調整鋰離子(Li⁺)濃度,分析其離子傳導行為。
模擬結果顯示,當Li⁺濃度超過約20%時,導電率會急遽上升。此臨界濃度與滲流(Percolation)理論所預測的網絡連通閾值一致。研究認為其原因在於當離子濃度達到一定程度後,離子間開始形成跨越整個晶體的連續傳導網絡。
 
此外,模擬也確認晶格結構在外加電場下仍保持穩定,不會崩解;且無論電場施加方向(結晶方向)如何,導電率皆不變,顯示離子網絡在結晶內均勻分布。
進一步的可視化分析顯示,個別離子的運動呈現鏈式連動,即鄰近Li⁺會接連移動的「Knock-on(撞擊傳遞)機制」,類似多米諾骨牌效應,產生高效率的離子傳導路徑。最終導電率可達到6.8×10⁻³ S/cm,相當於液態電解液的水準。

資料來源: https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2511/13/news024.html
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