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中国科大研发新型固态电解质材料 推动全固态电池成本与性能双突破

2026-01-14来源:快讯编辑:瑞雪

中国科学技术大学科研团队在全固态电池领域取得关键技术突破,为这一高安全性、高能量密度储能技术的产业化应用开辟了新路径。相关研究成果由马骋教授团队完成,并于国际权威学术期刊《自然·通讯》发表,标志着我国在固态电池材料创新方面迈出重要一步。

全固态锂电池因兼具高安全性和高能量密度的特性,被视为下一代电池技术的核心方向。然而,固态电解质与电极材料间的界面接触难题长期制约其发展——现有技术需施加数十至数百兆帕的极端压力才能维持接触,这一条件在电动汽车等实际应用场景中难以实现。马骋团队通过材料创新,成功攻克了这一行业痛点。

研究团队开发的新型锂锆铝氯氧(1.4Li₂O-0.75ZrCl₄-0.25AlCl₃)固态电解质,在力学性能上展现出独特优势。实验数据显示,其杨氏模量不足主流硫化物电解质的25%,硬度更低于后者10倍以上。这种"软而韧"的特性使材料在5兆帕的低压下即可发生显著形变,从而与电极形成稳定接触界面。与此同时,其粉末形态避免了凝胶材料的过度流动问题,可兼容现有电池制造的辊压工艺。

在电化学性能方面,该材料离子电导率突破2毫西门子每厘米,远超1毫西门子每厘米的实用化门槛。基于该电解质构建的全固态电池,在5兆帕压力下与镍含量92%的超高镍三元正极匹配时,可实现数百次稳定充放电循环。这一成果将产业化所需的压力条件降低了1-2个数量级,为电池结构设计提供了全新思路。

成本优势是该技术的另一亮点。研究显示,锂锆铝氯氧材料不依赖锗等稀有元素,原材料成本仅为硫化物电解质的5%以下。这种经济性使其在消费电子、新能源汽车等对成本敏感的领域具有显著竞争力,为大规模商业化奠定了基础。

国际同行对该成果给予高度评价。审稿专家指出,这项研究通过材料设计创新解决了全固态电池的关键界面问题,其方法论为实验室技术向产业转化提供了可行路径。随着后续研究的深入,这项突破有望加速全固态电池从实验室走向市场的进程。

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