LLZTO（氧化锂镧锆钽）是一种固态电池关键材料，在运行过程中会保持异常低温，被 认为是未来固态可充电电池的理想候选。据发表在美国物理学会《PRX 能源》期刊的最新 研究，美国加州大学河滨分校工程师团队发现了该材料保持低温的原因。这一突破性发现有 望推动更安全、更高能量密度的下一代锂电池研发。 在固体材料中，热量由声子（原子振动的量子化形式）携带。研究发现，LLZTO中存在 大量光学声子模式，这些不同步的振动会与主要传热的声学声子相互作用，使其散射，从而 阻碍热传导。 理解LLZTO如何天然阻碍热流，对于掌握固态电池内部温度变化、防范安全风险至关重 要。这一发现提供了在原子层面调控热量的新思路，有助于预测电池内部温度分布、改进热 管理，从而设计出更安全、更高性能的电池。 【责任编辑：杨梓安 】 在充放电过程中，电池会因内部化学反应产生热量。如果热量无法及时散发，会使性能 下降、寿命缩短，甚至导致电池起火或爆炸。 LLZTO是一种陶瓷材料，可用作固态电解质，提供更高能量密度，同时显著降低过热和 起火风险。然而科学家此前并不清楚，这种材料的热导率（传导热量的能力）为何异常之 低。 为探究LLZTO的特性，研究人员 ...

为探究LLZTO的特性，研究人员采用漂浮区法生长出LLZTO单晶。单晶结构可反映材料的本征特性。 结果显示，LLZTO的热导率仅为1.59瓦/米·开尔文，约是铜的1/250，表明低热导率是材料的固有属性。 通过中子散射实验并结合先进模拟发现，其原因与晶格中原子的振动方式有关。 在固体材料中，热量由声子（原子振动的量子化形式）携带。研究发现，LLZTO中存在大量光学声子 模式，这些不同步的振动会与主要传热的声学声子相互作用，使其散射，从而阻碍热传导。 理解LLZTO如何天然阻碍热流，对于掌握固态电池内部温度变化、防范安全风险至关重要。这一发现 提供了在原子层面调控热量的新思路，有助于预测电池内部温度分布、改进热管理，从而设计出更安 全、更高性能的电池。 （文章来源：科技日报） LLZTO（氧化锂镧锆钽）是一种固态电池关键材料，在运行过程中会保持异常低温，被认为是未来固 态可充电电池的理想候选。据发表在美国物理学会《PRX 能源》期刊的最新研究，美国加州大学河滨 分校工程师团队发现了该材料保持低温的原因。这一突破性发现有望推动更安全、更高能量密度的下一 代锂电池研发。 在充放电过程中，电池会因内部化学反应产生热量 ...

Core Insights - LLZTO (Lithium Lanthanum Zirconium Oxide) is identified as a key material for solid-state batteries, maintaining exceptionally low temperatures during operation, making it an ideal candidate for next-generation rechargeable batteries [1][2] - A recent study from the University of California, Riverside, published in the journal PRX Energy, reveals the reasons behind LLZTO's low thermal conductivity, which is crucial for developing safer and higher energy density lithium batteries [1] Group 1 - LLZTO is a ceramic material that serves as a solid electrolyte, providing higher energy density while significantly reducing the risks of overheating and fire [1] - The thermal conductivity of LLZTO is measured at only 1.59 W/m·K, approximately 1/250th that of copper, indicating that low thermal conductivity is an inherent property of the material [1] - The research utilized floating zone method to grow LLZTO single crystals, which reflect the intrinsic properties of the material [1] Group 2 - The study found that the presence of numerous optical phonon modes in LLZTO leads to interactions that scatter the primary heat-conducting acoustic phonons, thereby hindering thermal conduction [2] - LLZTO exhibits significant "anharmonicity," which relates to the degree of deviation of atomic vibrations from ideal states, associated with the movement of mobile ions within the material [2] - Understanding how LLZTO naturally impedes heat flow is essential for managing internal temperature variations in solid-state batteries, thereby enhancing safety and performance [2]