新型固态电解质，质优价廉

文|陈根

当前锂离子电池体系下，锂电池定制电解液从状态上主要分为液态电解质和固态电解质两种。液态电解质运用于锂离子电池，具有成本低、导电率高、体积小容量大、使用寿命长等优点。但其热失控后引起的着火、爆炸问题却一直惹人堪忧。

相比之下，固态电解液锂电池的外包装往往采用的是软包材料，降低了电池的重量，且可塑性较强。更重要的是，其安全性较好，可以很大程度上防止液态电解质带来的“易燃易爆炸”与漏液等问题，实现安全储能。

但是固态电解质的原材料成本一般较高，并且相当一部分性能优良的固态电解质对湿度的稳定性不佳，需要在露点极低的气氛下制备和储存，这就从另一方面又增加了生产成本，使其商业化生产成为一大挑战。

针对这些问题，中国科学技术大学的研究团队设计并合成了一种新型氯化物固态电解质——氯化锆锂（Li2ZrCl6）。该材料不仅生产成本较低，而且性能优异，克服了固态电解质材料生产成本和综合性能难以兼得的瓶颈。

这一材料在性能方面，很好地继承了氯化物固态电解质相对于其它固态电解质的优势，其组成的全固态电池的循环性能，远超于基于硫化物和氧化物固态电解质的同类电池。

成本方面，该材料成功将50微米厚度时的原材料成本降低至1.38美元/平方米，低于10美元/平方米这一全固态电池市场竞争力的阈值。在此之前，最廉价的氯化物固态电解质相对应的成本约为23.05美元/平方米。

除此之外，氯化锆锂在湿度高达5%（对应露点-15 °C）时仍保持稳定，因此其合成和储存对环境的要求并不苛刻，进一步降低了成本。

氯化锆锂在生产成本降低的同时兼具了良好的性能，为商业化量产全固态电池提供了道路。未来，其在新能源电动汽车领域，有望展现良好前景。