中国科大以极低成本化解全固态锂电池界面成绩

针对全固态锂电池在循环时因需求维持良好界面接触而过于依赖内部压力、难以实践运用的成绩，中国科学技术K8凯发马骋教授提出了一种低成本、较为合适商业化的处理方案。1月8日，该成果发表在国际著名学术期刊《自然-通讯》上。

目前液态锂离子电池无法兼顾高安全性和高能量密度，而全固态锂电池有望打破这个瓶颈。但由于全固态锂电池的电解质和电极都是固体，因此两者往往必须在几十甚至上百兆帕的内部压力下才能维持良好的界面接触，而实践场景中几乎不可能完成如此高的压力，导致全固态锂电池无法投入实践运用。

处理该成绩的关键在于找到一种即便在低压力下也能有效改变外形、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。与此同时，这种固态电解质还需具备高离子电导率、低成本、适配规模化消费等一系列商业化所必须的特质。这些苛刻要求给以上成绩的处理带来了很大应战。

在本次研讨中，马骋开发了一种新型固态电解质——锂锆铝氯氧，完成了上述功能。

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，锂锆铝氯氧的杨氏模量不到它们的25%，硬度不到它们的10%，因此可变形性远超这些固态电解质。同时，锂锆铝氯氧依然维持无机粉末的形状，从而可以较好的适配规模化卷对卷消费，在辊压等高压力环节不会像凝胶类材料一样因过度延展被挤出。最终，研讨团队用适配规模化卷对卷消费且经济节能的干法工艺制备了运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。

除了上述优秀的力学功能，锂锆铝氯氧还展现了很高的离子电导率。这些优势使得全固态锂电池波动循环所需求的压力从几十兆帕、上百兆帕降低到了实践运用中有可能达到的5兆帕，并在5兆帕下完成了数百次的波动循环。而且，不同于依赖昂贵的高纯硫化锂的硫化物固态电解质，锂锆铝氯氧的核心原材料是极为经济的四氯化锆，因此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。

（本报记者 陈婉婉）