據(jù)外媒報(bào)道，勞倫斯利福摩爾國家實(shí)驗(yàn)室(Lawrence Livermore National Laboratory，LLNL)的科學(xué)家Brandon Wood與(美國)國家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)局(National Institute of Standards and Technology，NIST)的科學(xué)家Mirjana Dimitrievska負(fù)責(zé)牽頭一項(xiàng)國際性研發(fā)合作，其研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)在鋰電池電解液中，若采用硼原子(boron atom)代替碳原子(carbon atom)，提升了鋰離子的流動(dòng)性。對(duì)于固態(tài)電池而言，該特點(diǎn)頗具吸引力。

這就是所謂“阻挫(frustration)”的一個(gè)示例：系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性決定了鋰離子永遠(yuǎn)不會(huì)滿足于停留于原位，所以鋰離子會(huì)一直呈現(xiàn)移動(dòng)狀態(tài)。

相較于當(dāng)下的電池，固態(tài)鋰離子電池可提升安全性、電壓及能量密度。然而，固態(tài)電池仍處于研發(fā)的初級(jí)階段，截止至目前，鮮有能實(shí)現(xiàn)商用的固態(tài)鋰電池。

固態(tài)電池商業(yè)化的核心障礙之一在于：可供選擇的固態(tài)電解質(zhì)材料太少，該類材料旨在確保鋰離子能在正負(fù)極之間有效移動(dòng)。

然而，可用的材料存在多種問題，一部分材料的穩(wěn)定性存在問題，另一部分則難以加工，至于剩下的備選材料，大部分是因?yàn)殇囯x子的移動(dòng)速率過緩而遭淘汰，這意味著在制作時(shí)，務(wù)必確保該材料十分纖薄。

新研究主要致力于新材料——閉合硼酸鹽(closo-borates)，最近發(fā)現(xiàn)該材料的鋰離子流動(dòng)率較快。據(jù)Wood透露，該款材料的電化學(xué)性能穩(wěn)定，更易加工。相較于其他材料，其優(yōu)點(diǎn)較多。

盡管該款材料也存在一定的商業(yè)化障礙，但熱穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度及循環(huán)特性(cyclability)較高，這恰恰是該研究團(tuán)隊(duì)眼下關(guān)注的焦點(diǎn)。該款新材料頗具吸引力，未來或許會(huì)被用于替代當(dāng)下的固態(tài)電解質(zhì)材料。

該款電解質(zhì)材料是一款鹽類物質(zhì)，其含有帶正電荷的無水氯化鋰(lithium cations)和帶負(fù)電荷的閉合硼酸陰離子。該研究表明，閉合硼酸陰離子可快速地完成其位置的重新調(diào)整(reorient)，在固態(tài)基質(zhì)(solid matrix)內(nèi)徘徊，按特定的優(yōu)先定向(preferred direction)進(jìn)行交替位移。

若向閉合硼酸陰離子添加碳，就會(huì)生成所謂的偶極子(dipole)，后者將排斥附近碳原子內(nèi)的鋰離子。隨著陰離子的疾馳(spin)，碳原子將面向不同的位置，每次都將迫使固態(tài)基質(zhì)內(nèi)的鋰離子移動(dòng)到附近區(qū)域。由于該類鹽內(nèi)均為疾馳的陰離子，從而導(dǎo)致鋰離子的流動(dòng)速度變得非?？?。