在材料科学的世界里，规律排列的晶体结构常被视为“优等生”，传统思维定式之下，卤化电解质必须“高锂才能高导”“结晶才好用”。 长期以来，对非晶材料在离子传导领域的探索相对有限。
宁波东方理工大学助理教授夏威团队与合作者，把晶体“打乱”，反而收获了意外之喜。他们成功合成了一类非晶态（即不具备规则晶体结构）的卤化物电解质。这种看似“杂乱无章”的材料，不仅大幅降低了对稀缺锂资源的依赖，还意外地“抗造”，为解决全固态电池的商业化难题提供了全新思路。
北京时间3月1日，相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）。宁波东方理工大学是论文第一完成单位。
打破晶体“天花板”，非晶材料立大功
在固态电池家族中，卤化物电解质一直是明星选手——导电快，能兼容高电压正极。但问题也明显：为了达到高导电性，必须加入大量的锂，通常会占材料总质量的4.3%以上。
锂本身全球储量有限、价格昂贵，还特别“亲水”，容易吸收空气中的水分而变质。这让固态电池的生产和储存必须在极度干燥的环境中进行，成本居高不下。还有不少业内人士认为，传统晶体材料已触碰到了性能“天花板”——想让它再便宜一点、再稳定一点，很难。
研究团队换了个思路：既然晶体结构限制了我们的想象，那能不能不用晶体？
他们通过简单的机械球磨法，成功合成了一类名为xLi2SO4-ZrCl4系列非晶卤化物电解质。所谓非晶，通俗地说，就是材料内部原子排列不像晶体那样规整有序，而正是这种“乱”，带来了意想不到的好处：
0.5Li2SO4-ZrCl4的结构与性能。课题组供图
锂含量“大瘦身”
按重量计，最优组分0.5Li₂SO₄-ZrCl₄的锂含量仅占材料的2.4%，远低于传统晶体材料所需的5%-7%。但它的导电性能不打折——室温下离子电导率达到1.5 mS cm⁻¹，与目前顶级的晶体卤化物电解质旗鼓相当。
给锂离子修“高速公路”
借助先进表征技术和计算模拟，团队首次解析了这种非晶材料的导电机理。原来，材料内部形成了一个由SO42-离子与Zr-Cl单元构成的“无序骨架网络”。这种网络消除了晶体材料中存在的“能垒差异”，锂离子可以在其中实现快速跳跃，反而跑得更顺畅。
意外“抗造”
传统晶体卤化物电解质最大的痛点是“怕”空气。但这款非晶材料表现出了超预期的空气稳定性——即便在30%的相对湿度下，其性能下降速度和吸潮速度都远低于同类晶体材料。这意味着未来在生产线上，或许不再需要花大价钱建造“绝对干燥”的车间，生产门槛大幅降低。
循环2500次依然能打，未来电池的“中国方案”
为了检验这种材料的“实战”水平，团队组装了全固态锂电池进行测试。
结果显示，在常规测试条件下，电池的初始放电容量达到209.9 毫安时每克（mAh g⁻¹），接近理论值；在1C倍率下循环1400次后，容量保持率仍在81%以上；循环2500次后，依然能放出101.7 mAh g⁻¹的容量。
即便是把正极材料涂得更厚，或是在更高的电压下工作，这款电池也表现出了不错的稳定性。
该研究的创新在于首次将阴离子簇化学引入卤化物固态电解质设计，突破了传统卤化物电解质“高锂含量才能高导电”的固有认知。通过巧妙的化学设计，在降低成本、提升稳定性的同时，实现了和传统材料相当的性能。可以预见，这种新型电解质如果走向产业化，将为全固态锂电池的商业化应用提供一种可行的“中国方案”。未来，更安全、更便宜、续航更长的电动汽车，或许真的不远了。
宁波东方理工大学博士生唐稳、博士后王飞龙、博士生梁帅卡为论文共同第一作者，宁波东方理工大学助理教授夏威、汪硕，宁波东方理工大学讲席教授、中国工程院外籍院士孙学良和上海交通大学讲席教授马紫峰为共同通讯作者。
该研究得到了国家自然科学基金、浙江省自然科学基金、宁波市自然科学基金、中国博士后面上等项目的资助，同时获得了中国散裂中子源、上海同步辐射光源、日本SPring-8同步辐射等大科学装置的测试支持。
相关论文信息：
https://doi.org/10.1038/s41467-026-69737-x
课题组介绍
孙学良
讲席教授
课题组长期专注于新材料开发与电化学能源系统研究，现阶段重点聚焦固态电池、锂离子电池和燃料电池。课题组负责人孙学良，中国工程院外籍院士、加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士，宁波东方理工大学讲席教授、物质与能源研究院院长、Electrochemical Energy Review创刊主编。
联系方式：
xsun@eitech.edu.cn
夏威
助理教授
课题组研究方向为全固态电池和中子散射技术，开发了反萤石结构电解质、聚阴离子交联非晶电解质等新型无机固态电解质，参与了中子大科学装置建设。
联系方式：
wxia@eitech.edu.cn
汪硕
助理教授
课题组研究方向为运用第一性原理计算、分子动力学模拟、机器学习及人工智能辅助设计新能源材料，包括但不限于电极材料、电解质材料、催化材料、新型二维材料等。
联系方式：
shuowang@eitech.edu.cn
