質優(yōu)價廉固態(tài)電解質問世 安全“鋰”想電池不再遙遠

記者8月2日從中國科學技術大學獲悉，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，從而打破了固態(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。相關成果發(fā)表在《自然·通訊》上。

傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機液態(tài)電解質，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。但固態(tài)電解質的原材料成本非常高，成為其商業(yè)化制造的巨大挑戰(zhàn)。

為此，馬騁團隊設計并合成了一種新型氯化物固態(tài)電解質——氯化鋯鋰，其在離子電導率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面，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。

更重要的是，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，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%時仍能保持穩(wěn)定，因此其合成和儲存對條件的要求并不苛刻，從而進一步降低了生產成本。

這一研究成果為商業(yè)化量產全固態(tài)電池奠定了堅實基礎。“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。”馬騁表示，在新能源電動汽車領域，全固態(tài)鋰電池或是安全問題的最終解決方案。