全固态电池因具备低火灾风险，被视为新一代“理想电池”，不仅在电动汽车领域备受瞩目，在机器人和城市空中交通（UAM）等新兴应用中也展现出巨大潜力。近期，韩国科学技术院（KAIST）研究团队提出了一种全新的结构设计思路，在兼顾空气稳定性和高性能方面取得突破，有望加速下一代全固态电池的实用化进程。

该研究由 KAIST 材料科学与工程系徐东华教授团队主导，并联合东国大学、延世大学和忠北国立大学共同完成。团队开发的技术能够在电解质暴露于空气时仍保持结构稳定，同时显著提高离子电导率。相关成果已发表在《Advanced Energy Materials》期刊上。

与采用液态电解质的传统锂离子电池不同，全固态电池使用固态电解质，因而在安全性方面具有明显优势，尤其是火灾风险更低。在众多固态电解质中，含氯（Cl）、溴（Br）等卤素元素的卤化物固态电解质因具备较高的离子电导率而备受关注。然而，这类材料对空气中的水分极为敏感，制造和加工过程中一旦接触空气，性能会迅速衰减，成为其商业化应用的一大障碍。

为应对这一难题，研究团队提出了“氧锚定（oxygen anchoring）”的结构设计概念。具体做法是在电解质内部稳定引入氧元素，通过与晶体结构中的特定元素形成牢固结合，从而增强整体结构的稳定性。其中，钨元素在这一结构中发挥关键作用，使电解质在空气环境下也不易崩解或结构塌陷。

在提升稳定性的同时，这一设计还改善了电解质的传导性能。通过氧锚定引发的内部结构调整，锂离子的迁移通道被拓宽，迁移路径更加顺畅，离子运动速度随之提高。实验结果表明，掺入氧元素后的材料，其离子电导率约为传统锆（Zr）基卤化物固态电解质的 2.7 倍。

值得注意的是，这一设计策略并不局限于某一种特定材料体系。研究团队将同样的氧锚定思路应用到多种卤化物固态电解质中，包括基于锆（Zr）、铟（In）、钇（Y）和铒（Er）等不同金属元素的材料，均观察到类似的性能提升。这意味着该方法可作为一种适用于多类固态电解质的“通用设计原理”。

研究人员认为，这项技术有望推动兼具空气稳定性与高离子电导率的固态电解质持续发展，为全固态电池在实际应用中的安全性和充电速度提供重要支撑。

徐东华教授表示，本研究通过结构设计策略，在同一材料体系中同时提升空气稳定性和离子电导率，提出了一种可优化多重性能的新材料设计原理，有望成为未来全固态电池研究与工艺开发的重要参考方向。