韩国又做到了…加速下一代电池商用化 改写电动车市场格局[读懂科学]

通过国内研究团队的成果，开发出了有望从源头阻断火灾和爆炸风险的下一代电池——全固态电池商业化进程的关键材料技术。该技术在解决固体电解质膜制造工艺长期难题的同时，大幅降低生产成本，被评价为有望改变电动汽车和能源储存装置（ESS）市场格局的转折点。

韩国标准科学研究院（KRISS）先进材料测量组7日表示，已开发出一种材料技术，可将氧化物系全固态电池核心部件——固体电解质膜的生产成本降至现有水平的十分之一，并实现大面积、高致密度制备。

开发氧化物系固体电解质膜核心材料技术的研究团队。自左起为KRISS先进材料测量组首席研究员 Baek Seunguk、博士后研究员 Kim Hwajeong、学生研究员 Choi Minseo、高丽大学新材料工程系教授 Park Hyeokjun。KRISS提供

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目前广泛使用的锂离子电池由于采用易燃液体电解质，存在较大的火灾和爆炸风险。相比之下，全固态电池采用不可燃的固体电解质，安全性得到飞跃性提升，备受关注，作为下一代电池技术而崭露头角。尤其是氧化物系全固态电池不存在有毒气体泄漏隐患，且具有较高的机械强度，被评价为最安全的电池技术。

氧化物系全固态电池中主要使用石榴石系固体电解质。该材料虽然具有优异的离子电导率和化学稳定性，但在1000℃以上的超高温烧结工艺中，锂元素会挥发，导致难以制备大面积、高质量的电解质膜。为弥补这一问题而一直采用的“母粉”工艺则造成巨大的材料浪费，显著推高了生产成本。

KRISS开发的高性能大面积固体电解质工艺技术示意图。为解决传统氧化物系固体电解质因锂挥发导致的结构坍塌和烧结性下降以及高生产成本等长期被指出的局限，研究团队在固体电解质粉末表面涂覆高功能性锂系化合物以形成晶界，随后在无母粉条件下完成烧结工艺。该工艺在有效抑制锂挥发和结构坍塌的同时，取消母粉使用，大幅简化制造流程并降低生产成本，并成功同时实现了高密度大面积电解质膜、高离子电导率和低电子电导率。研究团队提供

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研究团队通过开发一种将功能性锂系化合物涂覆在固体电解质粉末表面的技术，解决了上述问题。该涂层在烧结过程中一方面抑制锂的挥发，另一方面补充所需锂含量，并提高颗粒间的结合力，从而最大化电解质膜的致密度。

结果显示，即便不使用高价母粉，也成功制备出了致密度达98.2%以上的高致密电解质膜，其离子电导率较以往提高了2倍以上；电导率则降低了20倍以上，大幅减少了电池内部电流损失的风险。研究团队进一步以99.9%的成品率成功制备出面积为16平方厘米的大面积固体电解质膜，验证了实现大规模量产的可能性。

KRISS先进材料测量组首席研究员 Baek Seunguk 表示：“这是从根本上解决20余年来一直未能攻克的石榴石系固体电解质工艺难题的成果，将成为加速全固态电池商业化的决定性契机。”博士后研究员 Kim Hwajeong 则评价称：“这是一项打开下一代电池核心材料国产化可能性的研究。”

本研究与高丽大学教授 Park Hyukjun 研究团队合作完成，并得到了科学技术信息通信部和韩国研究财团的纳米·材料技术开发项目以及韩国标准科学研究院基础项目的资助。

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本次研究成果以“实现无母粉烧结的 Li-Al-O 体系多功能性再构（Revitalizing multifunctionality of Li-Al-O system enabling mother-powder-free sintering of garnet-type solid electrolytes）”为题，于2025年12月10日在线发表在材料科学领域专业国际学术期刊《Materials Today》上。

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