MIT利用脉冲激光沉积技术打造出更薄的锂电解质" style="border: 0px; vertical-align: middle; outline: 0px; max-width: 500px;" />
这一固态电池电解质加工新技术的关键在于，活性电解质含锂石榴石组分层（Li6.25Al0.25La3Zr2O12或LLZO）与氮化锂（Li3N）层交替出现。首先，在大约300℃的脉冲激光沉积过程中，把这些层体像饼干一样叠加起来。然后，加热到660℃，再缓慢冷却，这一过程称为退火。在退火过程中，几乎所有的氮原子都被烧成气体，原始氮化物层中的锂原子融合到含锂石榴石中，形成单一富锂陶瓷薄膜。石榴石薄膜中额外的锂含量，使材料保留立方结构，使正电荷锂离子在电解质中快速移动。
使用其他方法生产富锂陶瓷材料，比如用烧结工艺加热，也可以产生致密的微观结构，保持较高的锂浓度，但是需要更高的热量，这导致材料体积过大。相比之下，MIT副教授Jennifer Rupp和她的学生开创的新技术，可以制造出大约330纳米厚的薄膜。Jennifer Rupp表示：“我们在电池中加入更安全的材料，新的陶瓷材料使电解质所占的空间减少100倍。一般来说，采用薄膜结构的电解质，而不是厚陶瓷材料，可以使电池具有更大的电极空间，提升活性存储容量。固态电池不需要很大的电解质。”
全新多层沉积技术产生名为含锂石榴石（LLZO）的材料，该材料的离子电导率是迄今为止锂基电解质化合物中最快的，约为2.9 x 10-5 S cm-1。在退火过程中，薄膜中的晶体结构从无序或非晶态向全晶态、高导电相发展。通过这种方法，研究人员就能理解和观察晶体相，从而提高离子电导率。
生产固态电池的挑战之一，是制造这种材料。要想降低制造成本、并与现有电解液锂离子电池的成本持平，是困难的。其中一个主要原因是需要高温处理陶瓷固体电解质。通常情况下，只有在高温环境下，才能实现足够的固态扩散，以混合陶瓷电解质的组成原子。本次研究提出的新方法，通过在纳米结构中插入锂层，将基于石榴石的固态电池的加工温度降低数百度，达到一半以上，有效克服这一障碍。
研究人员在验证含锂石榴石电极的高导电性及新工艺之后，下一步将测试实际电池中的材料，探讨这种材料如何与电池正极发生反应，以及它的稳定性。麻省理工学院和苏黎世联邦理工大学（ETH）联合申请两项多层含锂石榴石/氮化锂加工专利。新加工方法可以精确控制材料中的锂浓度，也可应用于其他锂氧化物薄膜中，如电池电极应用中的钛酸锂和钴酸锂。
