記者7月22日從中國科學技術大學獲悉，該校教授馬騁團隊設計併合成了一種同時具有成本與性能優勢的鋰電池固態電解質，克服了固態電解質材料生產成本和綜合性能難以兼得的瓶頸。相關成果7月20日發表於《自然·通訊》。
傳統商用鋰電池採用有機液態電解質，具有體積小容量大、使用壽命長等優點，但其熱失控之後容易起火、爆炸。採用固態電池中的固態電解質，則可以杜絕液態電解質帶來的“易燃易爆”與漏液等問題，實現安全儲能。“雖然全固態鋰電池具有更高的安全性，但其核心部件——固態電解質的原材料成本大多非常高，並且相當一部分性能很好的固態電解質對濕度的穩定性不佳，需要在露點極低的氣氛下製備和儲存，從而增加了生產成本。” 馬騁說。
馬騁課題組設計併合成了一種新型氯化物固態電解質——氯化鋯鋰。這一材料成功將50微米厚度時的原材料成本降低至1.38美元/平方米，遠遠低於10美元/平方米這一確保全固態電池市場競爭力的閾值，而此前最廉價的氯化物固態電解質相對應的成本為23.05美元/平方米。除此之外，氯化鋯鋰在濕度高達5%時仍保持穩定，其合成和儲存對氣氛的要求並不苛刻，進一步降低了生產成本。
在離子電導率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面，氯化鋯鋰很好地繼承了氯化物固態電解質相對於其它固態電解質的優勢，由其組成的全固態電池的循環性能甚至遠遠超過基於硫化物和氧化物固態電解質的同類電池。
氯化鋯鋰同時在生產成本及綜合電化學性能方面具備顯著優勢，這在鋰電池固態電解質中十分罕見，它的發現將對全固態鋰電池的商業化產生重要的推動作用。（記者 陳婉婉）