美国研发出多金属固体电解质替代单一稀有金属，降低固态电池成本

近日，劳伦斯伯克利国家实验室和佛罗里达州立大学的研究小组在固态电池领域取得了新的突破。固态电池具有高能量密度和安全性优势，但是由于构成固态电池所使用的特定金属材料储量少且价格昂贵，使得固态电池成本高居不下。因此，当前研究人员正在加速研发新的电池设计方法，以推动高效且价格合理的固态电池落地。

据伯克利实验室研究员称：“新方案不必为了提高性能而增加成本，其设计了一种固体电解质，不再仅含有一种金属，而是一组价格较低的金属。”

实验过程中，研究人员利用多种混合金属整合和测试若干锂离子和钠离子电池材料，并发现了一种新型多金属材料，其表现好于预期，离子导电性比单一金属材料快几个数量级。他们推断，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，锂离子可以快速穿过电解质，就像在拥挤的公路上增设高速公路一样。这一研究成果将被用于提高电池性能。

研究人员利用扫描透射电子显微镜确认，每种电解质仅由一种类型材料构成，具有不同寻常的扭曲状态，因此其晶体结构中会出现新的离子传输途径。这一发现为设计下一代离子导体提供了新的机会。伯克利实验室材料科学部的研究人员表示：“如果没有这些通道，锂离子通过电解质从电池的一端移动到另一端时，将非常缓慢且有限。”该团队还表示，这种电解质不仅能够提高固态电池的性能，而且还可以大幅降低成本，有望让固态电池更快地应用于移动设备、电动汽车等领域。

据悉，下一步研究人员将利用这种新方法，进一步探索和发现新型固体电解质材料，以提高电池性能。研究人员的目标是开发出高效多金属固态电解质，为设计下一代高效且价格合理的固态电池提供新思路。虽然该方案还需要进一步的研究和开发，但是这一突破为固态电池的发展带来了新的希望和机遇。

在未来，随着固态电池技术的不断成熟和完善，其应用领域将会更加广泛。据市场研究机构预测，到2030年，固态电池市场规模有望达到250亿美元。因此，各国的科研机构和企业都在竞相投入固态电池的研发和应用中，以争夺市场的制高点。

而我国目前的动力电池产业，已经处于国际领先水平，但在固态电池的发展上，还处于爬坡期，其实该方向研究上起步较早，但中间有较长周期的中断。直到2015年，因为传统液态电解质型锂电池能量密度问题，固态电池才重新成为电池行业的重点研发产品。目前据资料显示，清华大学、北大深圳研究院、电子科大、国防科大、中科院物理所等单位已开始对固态电池关键材料、固态电池制造装备及电芯制造技术进行研发，这也使得专利申请量不断增长，截至目前，申请已公开的专利共有近2000件。

除了院校外，多家上市公司也在加速这方面的布局，包括宁德时代、比亚迪、中航锂电、赣锋锂业等，其中，比亚迪相关专利数最多。

总的来看，固态电池行业前景非常可期，随着越来越多的资源投入，已经研究成果的产出，势必对动力电池产业，带来巨大的影响，而一旦达到可以商业化的水平，必将会让新能源汽车行业，上到一个新的台阶。