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我科學(xué)家研發(fā)出質(zhì)優(yōu)價(jià)廉的新型鋰電池固態(tài)電解質(zhì)

  • 發(fā)表時(shí)間:2021-08-16
記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉,該校馬騁教授團隊設計并合成了一種同時(shí)具有成本與性能優(yōu)勢的鋰電池固態(tài)電解質(zhì),從而克服了固態(tài)電解質(zhì)材料生產(chǎn)成本和綜合性能難以兼得的瓶頸,使得全固態(tài)電池的商業(yè)化不再只是遙不可及的“鋰”想。7月20日《自然·通訊》期刊發(fā)表了該成果。

傳統商用鋰電池采用有機液態(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。然而,固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本非常高,成為其商業(yè)化制造的巨大的挑戰。

 為此,馬騁教授課題組設計并合成了一種新型氯化物固態(tài)電解質(zhì)——氯化鋯鋰,在離子電導率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面,很好的繼承了氯化物固態(tài)電解質(zhì)相對于其它固態(tài)電解質(zhì)的優(yōu)勢,由其組成的全固態(tài)電池的循環(huán)性能,甚至遠遠超過(guò)基于硫化物和氧化物固態(tài)電解質(zhì)的同類(lèi)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, 遠遠低于10美元/平方米這一確保全固態(tài)電池市場(chǎng)競爭力的閾值,而此前最廉價(jià)的氯化物固態(tài)電解質(zhì)相對應的成本為23.05美元/平方米,遠遠超過(guò)這一閾值。除此之外,氯化鋯鋰在濕度高達5%時(shí)仍保持穩定,因此其合成和儲存對氣氛的要求并不苛刻,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)電池克服了重大挑戰!叭虘B(tài)鋰電池的商業(yè)化將對實(shí)現’碳達峰、碳中和’的目標有著(zhù)重要意義,”馬騁教授表示在新能源電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域,全固態(tài)鋰電池或是安全問(wèn)題的最終解決方案.