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7月3日，來自中國科學報的報道稱，中國科學技術大學教授馬騁開發了一種新型固態電解質，它的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。
該成果已于6月27日發表在國際著名學術期刊《自然-通訊》上。
公開資料顯示，為了滿足實際應用需求，全固態鋰電池的固態電解質至少需要同時具備三個條件：
高離子電導率（室溫下超過1毫西門子每厘米）； 良好的可變形性（250-350兆帕下實現90%以上致密）； 足夠低廉的成本（低于50美元每公斤）。
目前被廣泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固態電解質，以現有技術都無法同時滿足上述條件。例如，氧化物作為脆性陶瓷，普遍不具備可變形性；硫化物和大部分氯化物則成本高昂，至少在200美元每公斤的量級；氯化鋯鋰的離子電導率遠低于1毫西門子每厘米。
據悉，馬騁教授在研究中不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一種，而是轉向氧氯化物，設計并合成了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰。 氧氯化鋯鋰具有很強的成本優勢，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，很好地滿足了上述50美元每公斤的要求。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勢的固態電解質氯化鋯鋰（10.78美元每公斤），并且不到硫化物和稀土基、銦基氯化物固態電解質的4%。
在具備極強成本優勢的同時，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當。它的室溫離子電導率高達2.42毫西門子每厘米，超過了應用所需要的1毫西門子每厘米，并且在目前報道的各類固態電解質中位居前列。與此同時，它良好的可變形性使材料在300兆帕壓力下能達到94.2%致密，可以很好地滿足應用需求，也優于以易變形性著稱的硫化物、氯化物固態電解質（同等壓力下不足90%致密）。
圖片來源：中國科技大學官網
實驗證明，由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態鋰電池展示了極為優異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫穩定循環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、氯化物固態電解質相近的性能，對全固態鋰電池的產業化具有重大意義。 | 
發表于 2023-7-6 11:03:07
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