中國科大實現以低成本大幅緩解全固態電池對壓力的依賴

大皖新聞訊 1月11日，大皖新聞記者從中國科學技術大學獲悉，該校馬騁教授針對全固態電池在循環時因為需要維持良好界面接觸而過於依賴外部壓力、難以實際應用的問題提出了一種低成本的解決方案。1月8日，該成果發表在《自然·通訊》上。

全固態鋰電池有望打破目前商業化液態鋰離子電池無法兼顧高安全性和高能量密度的瓶頸。然而，由於全固態電池的電解質和電極都是固體，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，這一超高壓力在實際場景中幾乎不可能實現，導致全固態電池無法投入實際應用。為了使全固態電池能夠在較低壓力下正常工作，固態電解質需要在很有限的壓力下也能充分變形，以維持良好的固固接觸。與此同時，固態電解質還必須同時具備高離子電導率、低成本等一系列商業化所必須的特質，這為材料開發帶來了很大挑戰。

圖：由鋰鋯鋁氯氧組成的軟包全固態電池的循環性能

記者了解到，在本次研究中，馬騁教授開發了一種新型固態電解質鋰鋯鋁氯氧，實現了上述性能。和包括硫化物固態電解質在內的其他主流無機固態電解質相比，鋰鋯鋁氯氧的楊氏模量不到其25%，硬度不到其10%，因此在壓力下的易變形性遠遠超過這些固態電解質；與此同時，鋰鋯鋁氯氧作為無機粉末狀材料並不會像凝膠那樣過於容易流動，因此可以很好適配規模化生產需要的輥壓等工藝。

審稿人認為這一發現「會對全固態電池做出重要貢獻」，並且認為該成果報道的方法有望「把實驗室研究延伸到大規模應用」。

大皖新聞記者 魏鑫鑫 （圖片來自中國科大）

編輯 許大鵬