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7月3日,，來(lái)自中國(guó)科學(xué)報(bào)的報(bào)道稱,，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授馬騁開(kāi)發(fā)了一種新型固態(tài)電解質(zhì),，它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)相近,，但成本不到后者的4%，適合進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,。
該成果已于6月27日發(fā)表在國(guó)際著名學(xué)術(shù)期刊《自然-通訊》上,。
公開(kāi)資料顯示，為了滿足實(shí)際應(yīng)用需求,，全固態(tài)鋰電池的固態(tài)電解質(zhì)至少需要同時(shí)具備三個(gè)條件：
高離子電導(dǎo)率（室溫下超過(guò)1毫西門子每厘米）,； 良好的可變形性（250-350兆帕下實(shí)現(xiàn)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(tài)電解質(zhì),，以現(xiàn)有技術(shù)都無(wú)法同時(shí)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(jí),；氯化鋯鋰的離子電導(dǎo)率遠(yuǎn)低于1毫西門子每厘米,。
據(jù)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(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,。 氧氯化鋯鋰具有很強(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,，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(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（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(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)。它的室溫離子電導(dǎo)率高達(dá)2.42毫西門子每厘米,，超過(guò)了應(yīng)用所需要的1毫西門子每厘米,，并且在目前報(bào)道的各類固態(tài)電解質(zhì)中位居前列。與此同時(shí),，它良好的可變形性使材料在300兆帕壓力下能達(dá)到94.2%致密,，可以很好地滿足應(yīng)用需求，也優(yōu)于以易變形性著稱的硫化物,、氯化物固態(tài)電解質(zhì)（同等壓力下不足90%致密）,。
圖片來(lái)源：中國(guó)科技大學(xué)官網(wǎng)
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。 | 
發(fā)表于 2023-7-6 11:03:07
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