告别“天价”固态电解质 中国科大攻克全固态电池低成本路线关键瓶颈

本报讯 7月2日，记者从中国(guo)科学技术大(da)学获悉，该校马骋教授团队(dui)在国际权威期刊《美(mei)国化学会志》发表研究成果，破解了低成(cheng)本锆(gao)基氧氯化(hua)物固态电解质与金属锂负极不相容的难题(ti)，从而使全固(gu)态(tai)电池中固态电解质的(de)成本降低到(dao)22.73美元每度电，不(bu)到传统(tong)硫化(hua)物路(lu)线的十二分之一???。

全固(gu)态电池(shi)被视为下一代(dai)动力电(dian)池的(de)核(he)心方向???。目前备(bei)受关注的硫(liu)化物(wu)路线虽(sui)然性(xing)能突出，却(que)面临三(san)重现实制约：成(cheng)本远高于市场准入门(men)槛，固态电解质易(yi)燃，且核心专利已被(bei)海外企业布局(ju)???。相比之(zhi)下，马骋团队近年开发的锆(gao)基氧氯化物不依赖昂贵原材料、不含低地壳丰度元素、材料(liao)不(bu)可燃，被业界认(ren)为具备极(ji)大(da)的低(di)成本应用潜力(li)；而且，该路线核心专(zhuan)利自主可控，风险远低(di)于(yu)硫(liu)化物路线(xian)???。

然(ran)而，这条低成本路线此前长(chang)期卡在(zai)金属锂(li)负极上???。金属锂还原性(xing)极强，一(yi)旦与锆基氧氯化物(wu)直接接触(chu)，会(hui)还(hai)原其(qi)中(zhong)的锆离子(zi)，生成能传导电子的锆基金(jin)属，导致界面反(fan)应不断向内部推进???。业内通行做(zuo)法是在两者之间增设一(yi)层硫(liu)化(hua)物作隔离(li)——这(zhe)意味着低成本路线(xian)走到负极(ji)一侧，仍然绕不开(kai)硫化物的身影???。

马骋团队提出“非金属阳离子(zi)掺入策(ce)略(lue)”，在锆基氧氯(lu)化(hua)物中(zhong)引入(ru)非(fei)金属阳离子，使其(qi)与金属锂(li)反(fan)应后(hou)的(de)产物中，电子绝缘的(de)非金属化合物体积比大幅(fu)增加(jia)，从而将少量导电产物(wu)分隔为孤(gu)立颗粒，无(wu)法形成电(dian)子的连续传输(shu)通道，成功抑制了进一步的还原反应???。

实验数据(ju)验证了这一(yi)路径的有(zuozhe)效(xiao)性：采用(yong)该方案的固态电解(jie)质，在锂对称(cheng)电池中稳定循环达(da)到5000小时；搭配五(wu)矿新能提供的工业级9系高镍三元正极和(he)金(jin)属锂(li)负极的全固态(tai)电池，在80%容量(liang)保(bao)持率下实现了(le)170次稳(wen)定循环，而换用锂(li)硅合金负极后，则实现(xian)了1312次稳(wen)定循环???。

更(geng)关键的是，由(you)于彻(che)底(di)摆(bai)脱(tuo)了对“天(tian)价”硫化物固态电解质(zhi)的依赖，锆基氧氯化物全固态电池中(zhong)固(gu)态(tai)电解质成本(ben)仅22.73美元每度电，而硫化物(wu)全固(gu)态电池中固态电(dian)解质成本则(ze)高(gao)达280.47美(mei)元每度电，两者相差(cha)超(chao)12倍???。

从实验室到大规(gui)模产业化，这条路(lu)线仍需面对放大制(zhi)备、工艺适配和良率(lu)控制等工程验证???。尽(jin)管(guan)锆基氧氯化(hua)物全(quan)固态(tai)电池目前仍处于实验(yan)室阶(jie)段，但(dan)它在成本、安(an)全和知识产(chan)权自主性上的(de)独特(te)优(you)势为后续的工程化攻(gong)坚提(ti)供了(le)明(ming)确的价值锚点(dian)，为全固态(tai)电池提供了一个性能(neng)不妥协、成本有优势、专利能自主(zhu)的技术路(lu)线(xian)???。

(来源：合肥晚(wan)报(bao) 合(he)肥晚报-合新闻(wen)记者(zhe) 王(wang)书(shu)浒 周(zhou)文丽(li) 刘畅)【编辑:苏亦瑜(yu)】