极低成本破解全固态锂电池界面难题：学者突破性研究

本文首发于科技日报

本报记者 吴长锋

12日，记者从中国科学技术大学获悉，针对全固态锂电池因为需要维持良好界面接触而过度依赖外部压力、难以实际应用的问题，该校马骋教授提出了一种低成本、较为适合商业化的解决方案。这项成果日前发表在《自然—通讯》上。

全固态锂电池兼具高安全性和高能量密度。不过，全固态锂电池的电解质和电极都是固体，二者往往必须在几十甚至上百兆帕的外部压力下才能维持良好的界面接触，而实际场景中几乎不可能实现如此高的压力。这使全固态锂电池无法投入实际应用。解决该问题的关键，在于找到一种在低压力下也能有效改变形状、从而与体积不断变化的电极材料维持紧密接触的固态电解质，这种固态电解质还需具备高离子电导率、低成本、适配规模化生产等一系列商业化所必需的特质。这些苛刻要求给以上问题的解决带来了很大挑战。

马骋开发了一种新型固态电解质——锂铝氯氧，与包括硫化物固态电解质在内的其他主流无机固态电解质相比，锂铝氯氧的杨氏模量不到它们的25%，硬度不到它们的10%。同时，锂铝氯氧仍然维持无机粉末的形态，从而可以较好适配规模化卷对卷生产。研究团队最终用适配规模化卷对卷生产且经济节能的干法工艺制备了使用超高镍三元正极和金属锂负极的小型软包全固态电池器件。

此外，锂铝氯氧还展示了很高的离子电导率，这使得全固态锂电池稳定循环所需要的压力从几十、上百兆帕降低到了5兆帕，并在5兆帕下实现了数百次的稳定循环。而且，锂铝氯氧的核心原材料是极为经济的四氯化锗，其成本不到主流硫化物固态电解质的5%，具有较好的商业化前景。