成本暴降95%！中國科大突破全固態電池瓶頸

　　來源：搜狐科技

　　中國科學技術大學研究團隊在全固態電池關鍵技術領域取得重要進展，有望推動這一高安全性、高能量密度儲能技術的實用化進程。

　　該研究由馬騁教授領導，相關成果已于 1 月 8 日發表在《自然 · 通訊》上。

　　全固態鋰電池被視為下一代電池技術的有力競爭者，其核心優勢在于有望同時實現遠超現有液態鋰離子電池的安全性和能量密度。然而，其產業化面臨一個關鍵障礙：固態電解質與固態電極之間的接觸問題。現有技術通常需要施加幾十至上百兆帕（MPa）的極高外部壓力，才能維持兩者在電池循環過程中的良好接觸，這一要求在實際應用中（如電動汽車或消費電子產品中）難以滿足。

　　針對這一難題，馬騁教授團隊開發了一種名為鋰鋯鋁氯氧（1.4Li?O-0.75ZrCl?-0.25AlCl?）的新型固態電解質材料。 該材料的核心優勢在于其獨特的力學性能和綜合實用性。

　　
▲ 由鋰鋯鋁氯氧組成的軟包全固態電池的循環性能

　　在力學性能方面，研究數據顯示，與目前主流路線（如硫化物固態電解質）相比，鋰鋯鋁氯氧的楊氏模量（衡量材料剛度的指標）不到前者的 25%，硬度不到前者的 10%。這意味著它在較低的壓力下就能發生顯著變形，從而更有效地與電極材料形成并維持緊密接觸。

　　同時，其粉末狀形態確保了它在具備優異變形能力的同時，不會像凝膠材料那樣過度流動，使其能夠兼容規模化生產所需的輥壓等標準工藝。

　　在電化學性能上，該電解質達到了超過 2 毫西門子每厘米（mS / cm）的離子電導率。這一數值顯著高于通常認為滿足實際應用所需的最低門檻（約 1 mS / cm）。

　　綜合這些特性，采用鋰鋯鋁氯氧電解質的全固態電池，其循環所需的外部壓力得以從原先難以實現的幾十或上百兆帕大幅降低至 5 兆帕。實驗驗證表明，在 5 兆帕壓力下，使用該電解質與高能量密度的超高鎳三元正極（鎳含量達 92%）組裝的全固態電池，能夠實現數百次的穩定充放電循環。

　　在成本方面，研究指出該材料不含地殼豐度低的昂貴元素， 其原材料成本估算僅為當前主流硫化物固態電解質的 5% 以下，展現出顯著的成本優勢，為其未來商業化應用奠定了重要基礎。

　　該研究成果獲得了同行的高度評價。審稿人認為，這一發現“會對全固態電池做出重要貢獻”，所報道的方法有望“把實驗室研究延伸到大規模應用”。