近来，上海科技大学物质科学与技术学院刘巍教授课题组和于奕教授课题组协作，在《科学开展》（）上宣布了题为“Textured Lithium Ceramics Prepared by Gas-Solid Reactive Sintering”的研讨论文。该研讨运用气固反响烧结法成功制备了多种具有织构特征的块体锂陶瓷（包括电解质与电极资料），经过调控晶粒描摹与晶体结构构建了更高效的锂离子传输途径，极大提高了电解质以及电极资料的离子传输功能，推动了全固态锂电池向更高单位体积内的包括的能量、更长惯例运用的寿数和更安全的方向开展。

  传统陶瓷电解质和电极资料的内部一般由很多的等轴晶紧密结合组成，这些晶粒在摆放以及晶体学取向上均出现无规则的随机散布。因而，离子在这些资料内部的传输可分为晶粒内部传输和晶粒间传输两个进程。但是，晶界处成分与结构极为杂乱，导致离子穿越晶界平面的阻抗远大于晶粒内部，这严峻约束了离子的快速传输，限制着陶瓷基全固态电池的开展。

  为处理这一问题，团队创始性地提出运用气固反响烧结法制备得到了具有织构特征（织构：多晶体中晶粒的摆放或晶体学取向在某些方向上出现规则性摆放）的陶瓷电解质（Li7La3Zr2O12，LLZO）以及电极资料（Li2MnO3, LMO和LiCoO2, LCO）。一切资料内部均由笔直于外表的大尺度柱状晶组成，其间单个LLZO晶粒直径超20 m，长度可达100 m以上。除此之外，两种电极资料还具有面外织构的晶体学取向特征。

  得益于晶粒描摹以及晶体结构的优化，锂离子在电解质和电极中的传输只需经过单个晶粒或沿接连的晶界进行，避免了笔直穿越晶界的进程。因而，陶瓷电解质的离子电导率提高了40倍以上，电极资料的离子传输功能也提高了一个数量级。相关试验成果还经过蒙特卡洛模仿以及有限元剖析得到了理论支撑与验证。

  团队结合试验剖析与理论研讨，提出气固反响烧结法中柱状晶的构成是因为陶瓷素坯外表到内部的气体浓度梯度，而电极资猜中存在的晶体学取向则归因于吸附能的差异。气固反响烧结法的提出与机理解说，不仅为制备织构陶瓷资料供给了一种新方案，也为提高陶瓷资料电化学功能供给了一种牢靠途径。

  上海科技大学物质学院2022级博士研讨生张鑫水和2024级博士研讨生杨艺航为论文的一起榜首作者，刘巍教授和于奕教授为一起通讯作者。该作业得到了物质科学与技术学院剖析测试中心余娜和构思与艺术学院张振波教授的协助，上海科技大学为仅有完结单位。