降本96%！中科大开发了一种新型全固态电池电解质

7月3日，来自中国科学报的报道称，中国科学技术大学教授马骋开发了一种新型固态电解质，它的综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，适合进行产业化应用。

该成果已于6月27日发表在国际著名学术期刊《自然-通讯》上。

公开资料显示，为了满足实际应用需求，全固态锂电池的固态电解质至少需要同时具备三个条件：

高离子电导率（室温下超过1毫西门子每厘米）；

良好的可变形性（250-350兆帕下实现90%以上致密）；

足够低廉的成本（低于50美元每公斤）。

目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质，以现有技术都无法同时满足上述条件。例如，氧化物作为脆性陶瓷，普遍不具备可变形性；硫化物和大部分氯化物则成本高昂，至少在200美元每公斤的量级；氯化锆锂的离子电导率远低于1毫西门子每厘米。

据悉，马骋教授在研究中不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一种，而是转向氧氯化物，设计并合成了一种新型固态电解质——氧氯化锆锂。

氧氯化锆锂具有很强的成本优势，如果以水合氢氧化锂、氯化锂、氯化锆进行合成，它的原材料成本仅为11.6美元每公斤，很好地满足了上述50美元每公斤的要求。而如果以水合氧氯化锆、氯化锂、氯化锆进行合成，氧氯化锆锂的成本可以进一步降低到约7美元每公斤，远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂（10.78美元每公斤），并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质的4%。

在具备极强成本优势的同时，氧氯化锆锂的综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。它的室温离子电导率高达2.42毫西门子每厘米，超过了应用所需要的1毫西门子每厘米，并且在目前报道的各类固态电解质中位居前列。与此同时，它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密，可以很好地满足应用需求，也优于以易变形性著称的硫化物、氯化物固态电解质（同等压力下不足90%致密）。

图片来源：中国科技大学官网

实验证明，由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态锂电池展示了极为优异的性能：在12分钟快速充电的条件下，该电池仍然成功地在室温稳定循环2000圈以上。

研究人员介绍，氧氯化锆锂能以目前最低的成本实现和当下最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近的性能，对全固态锂电池的产业化具有重大意义。