锂电池固态电解质新材料面世，电解质原材料本钱骤降

近来，一种锂电池固态电解质新资料——氯化锆锂的面世，成功将50微米厚度的原资料本钱下降至1.38美元/平方米，而此前最廉价的氯化物固态电解质相对应的本钱为23.05美元/平方米。

氯化锆锂的发现使氯化物固态电解质兼具功能和本钱的优势。

桂运安

这种新资料由我国科学技术大学教授马骋团队规划并组成，该资料克服了锂电池固态电解质资料生产本钱和归纳功能难以兼得的瓶颈，有望推动安全且具有更大能量密度提高空间的全固态锂电池商业化进程。相关效果7月20日发表于《天然—通讯》。

值得重视的是，该效果发布的第二天，锂电池板块“涨声”一片，飘红股票占比87%，A股19只“锂电池”股再创前史新高。投资者以为，这一重磅开展有或许是引爆“锂电池”板块的推手之一，而商场也对这种“物美价廉”的新资料充溢等待。

“鱼与熊掌”可兼得

当时，传统商用锂电池自燃、爆破事端时有发生。不久前，杭州电动车自燃事端仍让人心有余悸。

“选用有机液态电解质的传统商用锂离子电池，具有体积小、容量大、运用寿命长等长处，但其热失控之后简单起火，乃至引发爆破。”马骋对《我国科学报》说，固态锂电池中的固态电解质，能够根绝液态电解质带来的“易燃易爆”与漏液等问题，完成安全储能。

固态电解质是固态锂电池最中心的部件，但其生产本钱和归纳功能往往不行兼得，难以满意商业化需求。

“尽管固态锂电池具有更高的安全性，但固态电解质原资料本钱大多非常高，而且适当一部分功能很好的固态电解质对湿度的稳定性欠安，需求在露点不超越零下40摄氏度的环境下制备和贮存，极大增加了生产本钱。”马骋坦言，这些都给全固态电池的商业化带来巨大应战。

对生产本钱和归纳功能来说，“鱼与熊掌”能否兼得？马骋团队规划并组成的新式氯化物固态电解质资料——氯化锆锂，成功将50微米厚度的原资料本钱下降至1.38美元/平方米，远低于10美元/平方米这一保证全固态电池商场竞争力的阈值。

除此之外，氯化锆锂在露点高达零下15摄氏度的相对湿润气氛中仍能保持稳定，其组成和贮存对环境的要求并不严苛，相对来说更简单制备，这也进一步下降了生产本钱。

值得重视的是，生产本钱的下降并不以献身功能为价值。

“这一新效果最大的亮点，便是咱们规划的资料在大幅下降规模化生产本钱的一起，仍然在归纳功能上有很强的竞争力。”马骋表明，在离子电导率、可变形性以及与高电压正极相容性等方面，氯化锆锂很好集成了硫化物、氧化物固态电解质的优势。它与高镍三元正极组成的全固态电池的循环功能，乃至能够比肩根据液态电解质的锂离子电池。

新资料并不完美

当下干流的动力电池，无论是磷酸铁锂电池仍是三元锂离子电池，均是选用液态电解质的锂离子电池，除了存在“易燃易爆”的弊端，能量密度也根本达到了“天花板”。

马骋以为，在新能源电动汽车范畴，全固态锂电池或许是安全问题的终究处理方案，将会成为锂电池职业的颠覆者。此外，全固态电池能够运用更高能量的正负极资料，电池结构也能供给更多“脑洞大开”的或许性。

但是，全固态锂电池尽管被科学界和产业界遍及看好，但其商业化量产仍面对许多妨碍，比方需求寻觅愈加合适量产的固态电解质资料、固态电解质膜需求做得更薄等。

马骋坦言，固态电解质资料只要统筹本钱和功能，且具有巨大优越性，才有全面代替液态电解质的或许。此外，固态电解质膜首要用来传输锂离子，厚度做到10~40微米，在能量密度上才具有竞争力，这些严重妨碍均非一朝一夕能够打扫。

氯化锆锂则是首个根据四价阳离子的高功能氯化物固态电解质，马骋表明，它克服了生产本钱和归纳功能难以兼得的严重瓶颈，而且在这两方面均具有明显优势，这在固态电解质中非常稀有，为全固态电池商业化扫清了一大妨碍。

“但需求特别阐明的是，这一新资料并不完美。”马骋坦言，氯化锆锂关于金属锂负极的稳定性并不好，这一缺乏仍需处理。现在，该团队正在企图提高氯化锆锂对金属锂的稳定性，以及研制根据氯化锆锂的高能量密度软包电池，不断优化全固态锂电池功能，并与相关企业协作推动商业化进程。

“我信任跟着科技开展，各种妨碍会一个个被铲除。”马骋说。