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中國科大供圖

 

　　全固態(tài)鋰電池可以克服目前商業(yè)化鋰離子電池在安全性上的嚴重缺陷，同時進一步提升能量密度，對新能源車和儲能產業(yè)是一項顛覆性技術。但是，由于全固態(tài)鋰電池的核心材料——固態(tài)電解質難以兼顧性能和成本，產業(yè)化仍面臨巨大阻礙。全固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質至少需要同時具備3個條件：高離子電導率、良好的可變形性以及足夠低廉的成本。但是，目前被廣泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固態(tài)電解質都無法同時滿足這些條件。

 

　　研究中，馬騁把目光轉向氧氯化物，設計并合成了一種新型固態(tài)電解質——氧氯化鋯鋰。這種材料具有很強的成本優(yōu)勢。如果以水合氫氧化鋰、氯化鋰、氯化鋯進行合成，它的原材料成本僅為11.6美元每公斤。而如果以水合氧氯化鋯、氯化鋰、氯化鋯進行合成，氧氯化鋯鋰的成本可以進一步降低到約7美元每公斤，遠低于目前最具成本優(yōu)勢的固態(tài)電解質氯化鋯鋰，并且不到硫化物和稀土基、銦基氯化物固態(tài)電解質的4%。

 

　　在具備極強成本優(yōu)勢的同時，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態(tài)電解質相當。實驗證明，由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態(tài)鋰電池展示了極為優(yōu)異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫穩(wěn)定循環(huán)2000圈以上。

 

　　研究人員介紹，氧氯化鋯鋰能以目前最低的成本實現和當下最先進的硫化物、氯化物固態(tài)電解質相近的性能，對全固態(tài)鋰電池的產業(yè)化具有重大意義。