7月21日，記者從中國科大獲悉，該校馬騁教授團隊設計并合成了一種同時具有成本與性能優(yōu)勢的鋰電池固態(tài)電解質。該工作克服了固態(tài)電解質材料生產成本和綜合性能難以兼得的瓶頸，使得全固態(tài)電池的商業(yè)化不再只是遙不可及的“鋰”想。該成果已在《自然·通訊》期刊發(fā)表。

傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機液態(tài)電解質，在具有體積小容量大、使用壽命長等優(yōu)點的同時，其熱失控之后的起火、爆炸問題卻成為一大安全隱患。而固態(tài)電池中的固態(tài)電解質，可以杜絕液態(tài)電解質帶來的“易燃易爆炸”與漏液等問題，實現(xiàn)安全儲能。

“雖然全固態(tài)鋰電池具有更高的安全性，但它的核心部件——固態(tài)電解質的原材料成本大多非常高，并且相當一部分性能很好的固態(tài)電解質對濕度的穩(wěn)定性不佳，需要在露點極低的氣氛下制備和儲存，從另一方面增加了生產成本�！� 馬騁表示，“這為全固態(tài)電池的商業(yè)化制造了巨大的挑戰(zhàn)�！�

針對這一問題，馬騁教授課題組設計并合成了一種新型氯化物固態(tài)電解質—氯化鋯鋰（Li2ZrCl6）。這一材料成功將50微米厚度時的原材料成本降低至1.38美元/平方米，罕見的遠遠低于10美元/平方米這一確保全固態(tài)電池市場競爭力的閾值，而此前最廉價的氯化物固態(tài)電解質相對應的成本為23.05美元/平方米，遠遠超過這一閾值。除此之外，氯化鋯鋰在濕度高達5%（對應露點-15℃）時仍保持穩(wěn)定，因此其合成和儲存對氣氛的要求并不苛刻，進一步降低了生產成本。

值得關注的是，生產成本的大幅降低并沒有以犧牲性能作為代價。在離子電導率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面，氯化鋯鋰很好地繼承了氯化物固態(tài)電解質相對于其他固態(tài)電解質的優(yōu)勢，由其組成的全固態(tài)電池的循環(huán)性能甚至遠遠超過基于硫化物和氧化物固態(tài)電解質的同類電池。

氯化鋯鋰在生產成本及綜合電化學性能方面具備顯著優(yōu)勢，這在固態(tài)電解質中是十分罕見的，它的發(fā)現(xiàn)為商業(yè)化量產全固態(tài)電池克服了重大挑戰(zhàn)。

“全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化將對實現(xiàn)‘碳達峰、碳中和’的目標有著重要意義�！瘪R騁提到，“尤其在新能源電動汽車領域，全固態(tài)鋰電池或許是安全問題的最終解決方案�！�

對于未來的研究計劃，馬騁表示課題組將嘗試把鋯離子換為其他四價陽離子進行固態(tài)電解質合成，并繼續(xù)提高離子電導率等各項指標，不斷優(yōu)化全固態(tài)鋰電池的性能。 （侯路遙 王金花 實習生 楊鈺燁 記者 蔣瑜香） 

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