酰胺-硼氢化锂有望成为制作固体电解质的材料。其晶体结构由两个子晶格组成，图上以不同的颜色标示。在适宜条件下，通常在仅有一个子晶格（黄色）的基本单元中发现的锂离子（红色）会移动到第二子晶格（蓝色）的空单元格，在蓝格里它们可以自由移动。图片来源：IFJ PAN。

据materialstoday网站9月19日报道，当今世界越来越依赖便携式电子设备，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑、相机和便携式摄像机。这些设备大多由锂离子电池供电，如果用固体电解质取代其中的液态电解质，设备可以变得更加小巧、轻便、安全且效率更高。有望成为这种固态电解质的材料是近期由瑞士和波兰的物理学家开发的以锂化合物为基础的新型材料。

市售的锂离子电池由两个被液体电解质分离的电极组成。这种电解液使得工程师难以减小电池的尺寸和重量，而且也有泄漏的风险，一经泄露，电极中暴露的锂会与空气中的氧气接触并燃烧。

科学家一直在寻找能够替代液体电解质的固体材料，一般包括被硫或氧离子包围的锂离子化合物。然而，在高级能源材料的论文中，瑞士—波兰的物理学家团队发现了一类新的离子化合物，其中电荷载体是在胺（NH2）和四氢硼酸根（BH4）离子中移动的锂离子。

这项研究的实验部分在位于Dubendorf的瑞士联邦材料科学与技术实验室Empa及日内瓦大学进行。克拉科夫波兰科学院核物理研究所（IFJ PAN）的Zbigniew Lodziana详述了导致该新材料异常高离子电导率的机理。

Lodziana解释说，“我们正在研究以前作为离子导体不被看好的酰胺—硼氢化锂，这种化合物是以1到3的比例研磨两种成分制成的。到目前为止，没有人测试过这些成分之间的比例发生变化时，离子电导率会发生什么变化，我们是第一个这样做的，继而发现将NH2基团的数量减少到一定程度时，电导率会显著提高，并与液体电解质的电导率相当！”

改变成分比例后制作出来的材料，离子电导率提高了几十倍，为寻找固态电解质开辟了新的方向。在此之前，科学家们专注于改变电解质的组成。如今研究显示，电解质材料成分的比例起关键作用。

Lodziana说：“我们的酰胺—硼氢化锂是新一代固态电解质材料的代表，然而，这种固态电解质电池投入生产可能还需要一段时间。例如，电解液和电极之间不应有化学反应，否则会导致电池退化，这个问题还有待解决。”

无论如何，酰胺—硼氢化锂电池的发展前景不容小觑。 来自Empa，日内瓦大学和IFJ PAN的科学家并不仅表征了新材料的物化性质，还将其作为典型的Li4Ti5O12半电池中的电解质进行了测试，结果发现其性能良好，在400次充电/放电循环过程一直保持稳定。

在解决另一个重要问题方面也采取了一系列措施。本文中描述的锂—硼氢化锂仅在约40℃的条件下表现出优异的离子电导率; 在最近的实验中，物理学家已将温度降低到室温以下来测试其性能。

然而，在理论上，酰胺—硼氢化锂材料仍然是一个挑战。迄今为止，科学家已经为锂离子在原子环境中的移动构建了模型。在这种材料中，离子在调节其取向的光分子之间移动以便于锂离子的移动。

Lodziana说，“在所提出的模型中，优异的离子电导率是测试材料晶格的具体构造的结果，这个网络实际上由两个子晶格组成，锂离子存在于只有一个子晶格的基本单元中，但子晶格之间的扩散势垒很小，在适宜的条件下，离子会运动到第二个空的子晶格中，在那里它们可以自由移动。”

这个理论描述只解释了这种材料的一些表面特征; 其高导电性的机理肯定更复杂。无论如何，物理学家们的进一步发现加快了寻找合适的用作固体电解质的化合物的步伐，从而缩短了新电源的商业化进程。