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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(yán)重缺陷，同時(shí)進(jìn)一步提升能量密度，對(duì)新能源車和儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)是一項(xiàng)顛覆性技術(shù)。但是，由于全固態(tài)鋰電池的核心材料——固態(tài)電解質(zhì)難以兼顧性能和成本，產(chǎn)業(yè)化仍面臨巨大阻礙。全固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)至少需要同時(shí)具備3個(gè)條件：高離子電導(dǎo)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(zhì)都無法同時(shí)滿足這些條件。

 

　　研究中，馬騁把目光轉(zhuǎn)向氧氯化物，設(shè)計(jì)并合成了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——氧氯化鋯鋰。這種材料具有很強(qiáng)的成本優(yōu)勢(shì)。如果以水合氫氧化鋰、氯化鋰、氯化鋯進(jìn)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(jìn)行合成，氧氯化鋯鋰的成本可以進(jìn)一步降低到約7美元每公斤，遠(yuǎn)低于目前最具成本優(yōu)勢(shì)的固態(tài)電解質(zhì)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(zhì)的4%。

 

　　在具備極強(qiáng)成本優(yōu)勢(shì)的同時(shí)，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)。實(shí)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)和當(dāng)下最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相近的性能，對(duì)全固態(tài)鋰電池的產(chǎn)業(yè)化具有重大意義。