中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：12日，記者從中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，針對(duì)全固態(tài)鋰電池因需要維持良好界面接觸而過(guò)于依賴外部壓力、難以實(shí)際應(yīng)用的問(wèn)題，該校馬騁教授提出了一種低成本、較為適合商業(yè)化的解決方案。該成果日前發(fā)表在《自然·通訊》上。
全固態(tài)鋰電池兼具高安全性和高能量密度。然而，全固態(tài)鋰電池的電解質(zhì)和電極都是固體，兩者往往必須在幾十甚至上百兆帕的外部壓力下才能維持良好的界面接觸，而實(shí)際場(chǎng)景中幾乎不可能實(shí)現(xiàn)如此高的壓力，導(dǎo)致全固態(tài)鋰電池?zé)o法投入實(shí)際應(yīng)用。解決該問(wèn)題的關(guān)鍵，在于找到一種在低壓力下也能有效改變形狀、從而與體積不斷變化的電極材料維持緊密接觸的固態(tài)電解質(zhì)。這種固態(tài)電解質(zhì)還需具備高離子電導(dǎo)率、低成本、適配規(guī)?；a(chǎn)等一系列商業(yè)化所必需的特質(zhì)。這些苛刻要求給以上問(wèn)題的解決帶來(lái)了很大挑戰(zhàn)。
馬騁開發(fā)了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——鋰鋯鋁氯氧，與包括硫化物固態(tài)電解質(zhì)在內(nèi)的其他主流無(wú)機(jī)固態(tài)電解質(zhì)相比，鋰鋯鋁氯氧的楊氏模量不到它們的25%，硬度不到它們的10%。同時(shí)，鋰鋯鋁氯氧仍然維持無(wú)機(jī)粉末的形態(tài)，從而可以較好適配規(guī)?；韺?duì)卷生產(chǎn)。研究團(tuán)隊(duì)最終用適配規(guī)?；韺?duì)卷生產(chǎn)且經(jīng)濟(jì)節(jié)能的干法工藝制備了使用超高鎳三元正極和金屬鋰負(fù)極的小型軟包全固態(tài)電池器件。
此外，鋰鋯鋁氯氧還展示了很高的離子電導(dǎo)率，這使得全固態(tài)鋰電池穩(wěn)定循環(huán)所需要的壓力從幾十、上百兆帕降低到了5兆帕，并在5兆帕下實(shí)現(xiàn)了數(shù)百次的穩(wěn)定循環(huán)。而且，鋰鋯鋁氯氧的核心原材料是極為經(jīng)濟(jì)的四氯化鋯，其成本不到主流硫化物固態(tài)電解質(zhì)的5%，具有較好的商業(yè)化前景。
