成本暴降95%！中国科大突破全固态电池瓶颈

　　来源：搜狐科技

　　中国科学技术大学研究团队在全固态电池关键技术领域取得重要进展，有望推动这一高安全性、高能量密度储能技术的实用化进程。

　　该研究由马骋教授领导，相关成果已于 1 月 8 日发表在《自然 · 通讯》上。

　　全固态锂电池被视为下一代电池技术的有力竞争者，其核心优势在于有望同时实现远超现有液态锂离子电池的安全性和能量密度。然而，其产业化面临一个关键障碍：固态电解质与固态电极之间的接触问题。现有技术通常需要施加几十至上百兆帕（MPa）的极高外部压力，才能维持两者在电池循环过程中的良好接触，这一要求在实际应用中（如电动汽车或消费电子产品中）难以满足。

　　针对这一难题，马骋教授团队开发了一种名为锂锆铝氯氧（1.4Li₂O-0.75ZrCl₄-0.25AlCl₃）的新型固态电解质材料。 该材料的核心优势在于其独特的力学性能和综合实用性。

　　
▲ 由锂锆铝氯氧组成的软包全固态电池的循环性能

　　在力学性能方面，研究数据显示，与目前主流路线（如硫化物固态电解质）相比，锂锆铝氯氧的杨氏模量（衡量材料刚度的指标）不到前者的 25%，硬度不到前者的 10%。这意味着它在较低的压力下就能发生显著变形，从而更有效地与电极材料形成并维持紧密接触。

　　同时，其粉末状形态确保了它在具备优异变形能力的同时，不会像凝胶材料那样过度流动，使其能够兼容规模化生产所需的辊压等标准工艺。

　　在电化学性能上，该电解质达到了超过 2 毫西门子每厘米（mS / cm）的离子电导率。这一数值显著高于通常认为满足实际应用所需的最低门槛（约 1 mS / cm）。

　　综合这些特性，采用锂锆铝氯氧电解质的全固态电池，其循环所需的外部压力得以从原先难以实现的几十或上百兆帕大幅降低至 5 兆帕。实验验证表明，在 5 兆帕压力下，使用该电解质与高能量密度的超高镍三元正极（镍含量达 92%）组装的全固态电池，能够实现数百次的稳定充放电循环。

　　在成本方面，研究指出该材料不含地壳丰度低的昂贵元素， 其原材料成本估算仅为当前主流硫化物固态电解质的 5% 以下，展现出显著的成本优势，为其未来商业化应用奠定了重要基础。

　　该研究成果获得了同行的高度评价。审稿人认为，这一发现“会对全固态电池做出重要贡献”，所报道的方法有望“把实验室研究延伸到大规模应用”。