宾夕法尼亚州立大学研发冷烧结固态电解质，突破电池安全与性能瓶颈-k8凯发

传统锂离子电池的缺陷与固态电池革新

传统锂离子电池依赖液体电解质实现正负极间离子传导，但其易燃特性导致设备存在火灾风险。孙洪涛教授指出，固态电池通过以sse替代液体电解质，在保留阳极-电解质-阴极三明治结构的基础上，从材料层面提升电池安全性。

尽管固态电池被视为锂离子电池的主要替代方案，但陶瓷基sse的制备面临关键技术瓶颈。传统高温烧结工艺在加工latp(磷酸钛铝锂)等陶瓷材料时，需将温度提升至900-1000摄氏度，这一过程会破坏聚合物添加剂结构，导致材料致密化不足与导电性能下降。

冷烧结技术破解高导电性复合sse制备难题

研究团队采用冷烧结工艺制备latp-pilg(聚离子液体凝胶)复合sse。该技术由该校材料研究所所长克莱夫兰德尔于2016年首创，通过向粉末材料施加压力并辅以微量液体溶剂，在150摄氏度低温下实现材料致密化，较传统烧结温度降低80%以上。

研究显示，将pilg与latp陶瓷共烧结后形成的复合结构，可有效解决陶瓷材料晶界阻抗问题。pilg在sse中充当人工晶界，将离子传导路径从易受缺陷影响的自然晶界转移至高导电性聚合物通道，使复合sse的室温离子电导率显著提升。

冷烧结技术实现材料与工艺双重突破

相比传统液体电解质0-4伏的电压窗口，latp-pilg复合sse的电压窗口扩展至0-5.5伏，支持匹配高电压正极材料，从而提升电池能量密度。孙洪涛团队在《材料今日能源》期刊发表的研究表明，该复合sse在保持热稳定性(分解温度300℃)的同时，循环100次后容量保持率仍达92%。

该技术突破不仅限于电池领域。孙洪涛指出，冷烧结工艺的低温特性使其可兼容多种材料体系，为陶瓷复合材料在半导体制造、柔性电子等领域的工业化应用提供可能。研究团队正联合宾夕法尼亚州立大学博士生ta-wei wang、seok woo lee等成员，开发基于冷烧结的可回收制造系统，目标将材料利用率提升至95%以上。