一种生产锂陶瓷的新型无烧结方法已经开发出来，为生产更高效的锂离子电池铺平了道路。这种突破性方法为电池设计提供了一种可持续的经济方法，有可能消除对钴等元素的依赖。

锂陶瓷可作为固体电解质，用于功率更大、成本效益更高的新一代可充电锂离子电池。目前的挑战是找到一种无需高温烧结的生产方法。在最近发表在《Angewandte Chemie》杂志上的一篇论文中，一个研究小组介绍了一种无烧结方法，用于高效、低温合成导电结晶形式的此类陶瓷。

有两个因素主导着电动汽车电池的发展：一是功率，功率决定了汽车的续航里程；二是成本，成本是与内燃机竞争的关键。美国能源部旨在加快从汽油车向电动车的过渡，并制定了到 2030 年降低生产成本和提高电池能量密度的宏伟目标。传统的锂离子电池无法实现这些目标。

要制造出体积更小、重量更轻、功率更大且更安全的电池，一种极具前景的方法是使用固态电池，其阳极由金属锂而非石墨制成。传统的锂离子电池采用液态有机电解质，并用聚合物薄膜分隔阳极和阴极，而固态电池的所有组件都是固体。

薄陶瓷层同时充当固体电解质和隔膜。它能有效防止锂枝晶生长和热失控造成的危险短路。此外，陶瓷电解质不含易燃液体。

适用于高能量密度电池的陶瓷电解质/分离器是石榴石型锂氧化物 Li7La3Zr2O12-d（LLZO）。这种材料必须与阴极一起在 1050 °C 以上的温度下烧结，才能将 LLZO 转变为快速导锂的立方晶相，使其充分致密，并与电极牢固结合。然而，超过 600 °C 的温度会破坏可持续的低钴或无钴正极材料的稳定性，同时也会增加生产成本和能耗。我们需要更经济、更可持续的新生产方法。

由美国麻省理工学院（剑桥）和德国慕尼黑工业大学的珍妮弗-鲁普（Jennifer L. M. Rupp）领导的团队现已开发出这样一种新的合成工艺。他们的新工艺不是基于陶瓷前体化合物，而是基于液态前体化合物，通过连续分解合成法直接致密形成 LLZO。

为了优化这条合成路线的条件，Rupp 和她的团队使用多种方法（拉曼光谱、动态差示扫描量热仪）分析了 LLZO 从无定形到所需晶体（cLLZO）的多步相变，并绘制了一张时间-温度-转变图。

根据他们对结晶过程的深入了解，他们开发出了一种方法，在相对较低的 500 °C 温度下退火 10 小时后，cLLZO 就会变成致密的固态薄膜--无需烧结。在未来的电池设计中，这种方法可以将固体 LLZO 电解质与可持续阴极相结合，从而避免使用钴等对社会经济至关重要的元素。