张大妈

中国科大:以极低成本化解全固态锂电池界面问题

源自今日头条:全国党媒信息公共平台

01-19 13:35

固态电池前景广阔,但因需高压维持界面接触而难以实用。中科大马骋团队提出一种新型固态电解质,极大降低了所需压力,同时成本极低,这项成果为全固态电池的商业化应用扫清了关键障碍,展现了巨大的应用潜力。

中国科大:以极低成本化解全固态锂电池界面问题智能速览

  • 全固态电池商业化瓶颈在于需极高压力维持电极与电解质接触。

  • 中科大团队研发的新型固态电解质锂锆铝氯氧具有极佳的可变形性。

  • 该技术将电池稳定循环所需外部压力从百兆帕级别降至5兆帕。

  • 新材料核心原料经济,成本不到主流硫化物电解质的5%。

  • 该电解质以无机粉末形态存在,适配大规模卷对卷生产工艺。

中国科大:以极低成本化解全固态锂电池界面问题精华内容

如何让全固态电池走出实验室,真正投入实用?中国科大的这项研究给出了一个兼顾性能、成本与工艺的答案。

核心难题:高压力

全固态锂电池被视为下一代电池技术,但商业化进程一直受阻。其核心难题在于,固态电极与固态电解质之间难以维持稳定接触。为在循环过程中补偿电极材料的体积变化,两者必须在几十甚至上百兆帕的外部压力下才能紧密贴合,这种压力条件在实际应用中几乎无法满足,导致电池性能迅速衰减。

破局关键:新材料

针对此问题,研究团队开发了一种名为锂锆铝氯氧的新型固态电解质。与主流的硫化物电解质相比,其杨氏模量不足后者的25%,硬度更是不到10%。这种低硬度的特性使其具备优异的可变形性,能够在低压力下主动适应电极的体积变化,从而保障界面的良好接触。

双重优势:性能与成本

新材料的应用带来了显著的性能提升与成本下降。实验证明,使用该电解质的电池稳定循环所需压力降至5兆帕,并在该压力下实现了数百次稳定循环。更重要的是,其核心原料是廉价的四氯化锆,而非昂贵的高纯硫化锂,这使得其材料成本不到主流硫化物电解质的5%,商业化前景十分可观。

走向量产:工艺适配

除了性能与成本,新材料的形态也为其量产铺平了道路。锂锆铝氯氧维持无机粉末形态,能够完美适配大规模的卷对卷干法电极制备工艺。在辊压等高压力环节,它不会像凝胶类电解质那样被挤出,确保了生产过程的稳定性和可靠性,使其从实验室走向工厂成为可能。

中科大的这项突破,从材料、成本、工艺三个维度,为全固态电池的商业化应用提供了极具潜力的解决方案。它不仅解决了困扰业界许久的界面压力问题,更兼顾了经济性和可量产性。未来,这项技术能否真正引领一场电池产业的变革?

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