加州团队突破固态电池合金负极设计

2025年11月9日，一项由加州大学圣地亚哥分校工程团队主导的研究为固态电池技术的发展提供了关键性突破。研究提出一种新型合金设计策略，可显著提升离子传输速率与电极稳定性，有望推动下一代固态电池加速迈向商业化。

该研究聚焦于金属合金负极的结构优化，重点探究锂铝合金中锂离子的传输行为。研究人员发现，通过调控锂与铝的比例，能够改变合金内部两种晶相——富含锂的β相与贫锂的α相——的相对分布。这两种晶相如同不同的“地形”，直接影响锂离子在材料中的迁移效率，进而决定电池的充放电速度和循环寿命。

实验表明，以β相为主的通道可使锂离子的移动速度比α相高出上百亿倍。富β相的合金不仅大幅提升了离子传导性能，还形成了更为致密和稳定的电极结构，有效改善了电极与固态电解质之间的界面特性。

在实际电池测试中，采用富β相电极的器件展现出卓越的循环稳定性，经历超过2000次充放电循环后仍保持良好的容量和倍率性能。这一结果首次直接验证了β相分布与锂离子扩散能力之间的内在关联，为高性能电极材料的设计开辟了新路径。

该研究由郑晨教授与全有珠博士共同领导，并联合加州大学欧文分校、圣塔芭芭拉分校及产业界伙伴共同完成。项目获得企业与加州大学圣地亚哥前沿研究实验室的资助。

研究团队指出，这项成果的意义不仅在于材料性能的提升，更在于建立了一种可精确控制的合金相设计范式。通过主动调控晶相分布，工程师可在材料内部构建高效的“离子高速公路”，摆脱对材料自然结构的依赖，从而加快高性能固态电池的研发节奏。

这一方法为基于合金负极的固态电池提供了全新的技术方向，尤其适用于对能量密度和快充能力要求较高的应用场景，如电动汽车等。随着固态电池成为储能技术的重要发展方向，此类基础性研究成果将有力推动实验室创新向实际应用转化。