块状锂离子传导的锂超离子导体易受晶界和颗粒间孔隙的影响，需要高致密化，这限制了固态电池的比能量密度。
基于此，2025年3月24日，苏州大学张伟、天津工业大学梅东海、吉林大学于吉红等人在国际知名期刊Journal of the American Chemical Society发表题为《Surface-Conducting Lithium Superionic Conductors for Solid-State Batteries》的研究论文。
作者通过表面化学吸附发现了一类新的表面传导锂超离子导体。
配体键合后，惰性基质的表面原子成为锂盐解离的结合位点和快速表面Li+扩散的跳跃位点，使惰性材料转变为表面传导的Li+导体。
以二维TiO2纳米片为例，作者发现乙二醇酸化学吸附的TiO2显著增强了锂盐的解离，并促进了表面氧原子间快速的Li+跳跃，实现了高达3.61 × 10⁻⁷ cm²·V⁻¹·s⁻¹的高表面离子迁移率，比Li7La3Zr2O12固态氧化物电解质的体相Li+迁移率提高了600%。
得益于表面Li+传导，研究人员开发了一种超轻的氧化物气凝胶固态电解质，其密度仅为0.29 g·cm⁻³，是液体电解质密度的25%，是石榴石型固态电解质密度的5.7%。
使用这种新电解质的LiFePO4基固态电池展现出高达约295 Wh·kg⁻¹的能量密度，是Li7La3Zr2O12基固态电池的160%，即使电解质厚度相同。
此外，这种表面传导超离子导体的设计方法具有普适性，可扩展到多种阳离子和基质，有望开发出轻质、高导电性的固态电解质，其影响远超固态电池领域。
Surface-Conducting Lithium Superionic Conductors for Solid-State Batteries，J. Am. Chem. Soc., 2025.https://doi.org/10.1021/jacs.4c16447
