新的固体电解质有望供应更便宜、更好的全固态锂离子电池

中国科学院（CAS）中国科学技术大学（USTC）的研究人员设计了一种新型材料，使全固态锂（Li）电池成本更低但更有效，文章于7月20日发表在《自然通讯》杂志上。

固体电解质对于实现安全、高能量的全固态锂电池非常重要。在不同类型的固体电解质中，最近发现氯化物固体电解质表现出硫化物和氧化物体系的理想特性，包括高离子电导率、可变形性和氧化稳定性。这些优势的罕见组合迅速引起了广泛的兴趣。然而，两个问题使得这些有吸引力的固体电解质的大规模生产极具挑战性：昂贵的原材料和低湿度耐受性。

该团队设计并合成了材料Li2ZrCl6(LZC)。它保留了氯化物固体电解质的所有优点，同时表现出较低的材料成本和出色的耐湿性。

50μm厚度的LZC的原材料成本仅为1.38美元/m2，远低于文献中最便宜的氯化物系统（23.05美元/m2），远低于10美元/m2的门槛，以确保全固态电池的成本竞争力。此外，LZC在相对湿度为5%的气氛中是稳定的，因此不再需要像硫化物固体电解质那样在合成和储存过程中对气氛的严格要求。

更重要的是，根据马教授的说法，上述大规模生产的优势“已经在不牺牲氯化物固体电解质的任何吸引人的特性的情况下实现”。

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LZC仍然具有高离子电导率（0.81mScm-1）、出色的变形能力以及与4V级阴极的显着兼容性。具有LiNi0.8Mn0.1Co0.1O2正极和LZC固体电解质的电池在200mAg-1下循环200次后可提供约150mAhg-1的稳定比容量而没有明显的衰减，这甚至可以与同类产品中最好的相媲美全固态电池。

全固态锂电池在实现二氧化碳排放峰值和碳中和的目标方面发挥着重要作用，马教授说，同时实现成本效益和高性能的Li2ZrCl6消除了此类电池商业化的主要障碍。

至于未来的研究，该团队将尝试其他4+阳离子，表示为M，来合成Li2MCl6固体电解质，努力制造更好、更实惠的全固态电池。