近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)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)，從而打破了固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)成本和綜合性能難以兼得的瓶頸，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(guān)成果發(fā)表在《自然·通訊》上。
傳統(tǒng)商用鋰電池采用有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)，其熱失控之后的起火、爆炸問(wèn)題卻成為一大安全隱患。而固態(tài)電池中的固態(tài)電解質(zhì)，可以杜絕液態(tài)電解質(zhì)帶來(lái)的易燃、易爆炸與漏液等問(wèn)題。但固態(tài)電解質(zhì)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，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)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，其在離子電導(dǎo)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(zhì)相對(duì)于其他固態(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。
更重要的是，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)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，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)這一閾值。除此之外，氯化鋯鋰在濕度高達(dá)5%時(shí)仍能保持穩(wěn)定，因此其合成和儲(chǔ)存對(duì)條件的要求并不苛刻，從而進(jìn)一步降低了生產(chǎn)成本。
這一研究成果為商業(yè)化量產(chǎn)全固態(tài)電池奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。在新能源電動(dòng)汽車領(lǐng)域，全固態(tài)鋰電池或是安全問(wèn)題的最終解決方案。
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