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傳統商用鋰電池采用有機液態電解質,其熱失控之後的起火、爆炸問題卻成為一大安全隱患。而固態電池中的固態電解質,可以杜絕液態電解質帶來的易燃、易爆炸與漏液等問題。但固態電解質的原材料成本非常高,成為其商業化制造的巨大挑戰。
為此,馬騁團隊設計並合成瞭一種新型氯化物固態電解質——氯化鋯鋰,其在離子電導率、可變形性、與高電壓正極的相容性等方面,很好地繼承瞭氯化物固態電解質相對於其他固態電解質的優勢,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。
更重要的是,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,遠遠超過這一閾值。除此之外,氯化鋯鋰在濕度高達5%時仍能保持穩定,因此其合成和儲存對條件的要求並不苛刻,從而進一步降低瞭生產成本。
這一研究成果為商業化量產全固態電池奠定瞭堅實基礎。“全固態鋰電池的商業化將對實現碳達峰、碳中和的目標有著重要意義。”馬騁表示,在新能源電動汽車領域,全固態鋰電池或是安全問題的最終解決方案。
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