近日，從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校教授馬騁團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)并合成了一種同時(shí)具有成本與性能優(yōu)勢(shì)的鋰電池固態(tài)電解質(zhì)，克服了固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)成本和綜合性能難以兼得的瓶頸。相關(guān)成果7月20日發(fā)表于《自然·通訊》。

傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，具有體積小容量大、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，但其熱失控之后容易起火、爆炸。采用固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)，則可以杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來(lái)的“易燃易爆”與漏液等問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)安全儲(chǔ)能?！半m然全固態(tài)鋰電池具有更高的安全性，但其核心部件——固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本大多非常高，并且相當(dāng)一部分性能很好的固態(tài)電解質(zhì)對(duì)濕度的穩(wěn)定性不佳，需要在露點(diǎn)極低的氣氛下制備和儲(chǔ)存，從而增加了生產(chǎn)成本?！?馬騁說(shuō)。

馬騁課題組設(shè)計(jì)并合成了一種新型氯化物固態(tài)電解質(zhì)——氯化鋯鋰。這一材料成功將50微米厚度時(shí)的原材料成本降低至1.38美元/平方米，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于10美元/平方米這一確保全固態(tài)電池市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的閾值，而此前最廉價(jià)的氯化物固態(tài)電解質(zhì)相對(duì)應(yīng)的成本為23.05美元/平方米。除此之外，氯化鋯鋰在濕度高達(dá)5%時(shí)仍保持穩(wěn)定，其合成和儲(chǔ)存對(duì)氣氛的要求并不苛刻，進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。

在離子電導(dǎo)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(zhì)相對(duì)于其它固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢(shì)，由其組成的全固態(tài)電池的循環(huán)性能甚至遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)基于硫化物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的同類電池。

氯化鋯鋰同時(shí)在生產(chǎn)成本及綜合電化學(xué)性能方面具備顯著優(yōu)勢(shì)，這在鋰電池固態(tài)電解質(zhì)中十分罕見，它的發(fā)現(xiàn)將對(duì)全固態(tài)鋰電池的商業(yè)化產(chǎn)生重要的推動(dòng)作用。