韩国蔚山科学技术院研究团队近日证明，液态电解质在冷冻状态下仍能维持足以支持电池运行的锂离子传导，这一发现挑战了电解质必须处于液态才能发挥作用的传统观点。研究同时揭示了锂离子在有机冰电解质中的转移机制，为开发适用于锂金属电池的类固态电解质提供了新的可能性。相关成果已发表于期刊《先进材料》。

这项研究由蔚山科学技术院能源与化工学院的Hyun-Kon Song教授和韩国科学技术院材料科学与工程系的Dong-Hwa Seo教授共同领导。研究团队以碳酸乙烯酯为基材制备了有机冰电解质。碳酸乙烯酯是一种环状碳酸酯，常用于商用电池。

研究团队对电解质在冷冻状态下的离子传导性能和锂离子输运效率进行了测试。结果显示，这些电解质通过一种跳跃机制在由固定化溶剂分子形成的固态结构中运行，实现了离子传导。

在传统锂离子电池中，电解质是锂盐溶解于有机溶剂的液态溶液，使锂离子能够在充放电过程中在电极间移动。碳酸乙烯酯的熔点在37°C左右，因此在室温(约25°C)下呈固态。通常需要通过混合其他溶剂来降低其熔点。但此次研究在设计电解质时仅添加少量锂盐，使其维持在冷冻的冰状状态。

实验结果显示，这种“冰电解质”的离子电导率约为0.64 mS/cm，锂离子迁移数约为0.8，这些数值与部分先进固态电解质相当。在锂金属电池中应用时，该冷冻电解质在室温下可支持超过400次充放电循环，且未出现内部短路，表现出较为稳定的性能。

锂金属电池因其能量密度可比传统电池提升约50%，被视为有前景的储能方案。但此前其应用受到枝晶生长等问题制约。枝晶是尖锐的锂沉积物，可能刺穿隔膜引发短路。此外，锂金属与液态电解液之间的副反应也限制了其推广。

研究人员对冰电解质的性能机制进行了解析。分析表明，在冷冻状态下，溶剂分子被固定，锂离子通过邻近氧原子间的跳跃方式定向移动，这一机制有助于减少副反应并抑制枝晶形成。

Hyun-Kon Song教授表示：“虽然许多人认为固态电解质必须是刚性无机材料或特殊聚合物，但我们的发现表明，即使是溶剂分子形成的松散冰状结构也能支持有效的离子传导。我们目前正在探索更高熔点的有机溶剂组合，以使这一方法在实际应用中更具可行性。”

出版详情：作者：Do Sol Cheong等，标题：《锂离子在有机电解液的冻结相中的传导》，发表于：先进材料 (2026)。期刊信息：先进材料