中國科學院（CAS）中國科學技術大學（USTC）的研究人員設計了一種新型材料，使全固態(tài)鋰（Li）電池成本更低但更有效，文章于7月20日發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

固體電解質(zhì)對于實現(xiàn)安全、高能量的全固態(tài)鋰電池非常重要。在不同類型的固體電解質(zhì)中，最近發(fā)現(xiàn)氯化物固體電解質(zhì)表現(xiàn)出硫化物和氧化物體系的理想特性，包括高離子電導率、可變形性和氧化穩(wěn)定性。這些優(yōu)勢的罕見組合迅速引起了廣泛的興趣。然而，兩個問題使得這些有吸引力的固體電解質(zhì)的大規(guī)模生產(chǎn)極具挑戰(zhàn)性：昂貴的原材料和低濕度耐受性。

該團隊設計并合成了材料Li2ZrCl6(LZC)。它保留了氯化物固體電解質(zhì)的所有優(yōu)點，同時表現(xiàn)出較低的材料成本和出色的耐濕性。

50μm厚度的LZC的原材料成本僅為1.38美元/m2，遠低于文獻中最便宜的氯化物系統(tǒng)（23.05美元/m2），遠低于10美元/m2的門檻，以確保全固態(tài)電池的成本競爭力。此外，LZC在相對濕度為5%的氣氛中是穩(wěn)定的，因此不再需要像硫化物固體電解質(zhì)那樣在合成和儲存過程中對氣氛的嚴格要求。

更重要的是，根據(jù)馬教授的說法，上述大規(guī)模生產(chǎn)的優(yōu)勢“已經(jīng)在不犧牲氯化物固體電解質(zhì)的任何吸引人的特性的情況下實現(xiàn)”。

LZC仍然具有高離子電導率（0.81mScm-1）、出色的變形能力以及與4V級陰極的顯著兼容性。具有LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正極和LZC固體電解質(zhì)的電池在200mAg-1下循環(huán)200次后可提供約150mAhg-1的穩(wěn)定比容量而沒有明顯的衰減，這甚至可以與同類產(chǎn)品中最好的相媲美全固態(tài)電池。

全固態(tài)鋰電池在實現(xiàn)二氧化碳排放峰值和碳中和的目標方面發(fā)揮著重要作用，馬教授說，同時實現(xiàn)成本效益和高性能的Li2ZrCl6消除了此類電池商業(yè)化的主要障礙。

至于未來的研究，該團隊將嘗試其他4+陽離子，表示為M，來合成Li2MCl6固體電解質(zhì)，努力制造更好、更實惠的全固態(tài)電池。