全固態(tài)電池作為下一代儲(chǔ)能技術(shù)的有力候選者，憑借其高安全性和高能量密度的潛力，一直備受科研界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。然而，固態(tài)電解質(zhì)與電極之間的接觸難題，長期制約著其從實(shí)驗(yàn)室走向?qū)嶋H應(yīng)用。近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)馬騁教授團(tuán)隊(duì)在這一領(lǐng)域取得關(guān)鍵突破，為全固態(tài)電池的實(shí)用化進(jìn)程開辟了新路徑。

傳統(tǒng)全固態(tài)電池技術(shù)中，固態(tài)電解質(zhì)與電極的接觸依賴極高的外部壓力維持。現(xiàn)有方案通常需要施加幾十至上百兆帕的壓力，才能確保電池循環(huán)過程中兩者保持良好接觸。但這一要求在電動(dòng)汽車、消費(fèi)電子等實(shí)際場(chǎng)景中難以實(shí)現(xiàn)，成為產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程中的核心障礙。馬騁教授團(tuán)隊(duì)通過材料創(chuàng)新，針對(duì)性地解決了這一難題。

團(tuán)隊(duì)研發(fā)的新型固態(tài)電解質(zhì)材料——鋰鋯鋁氯氧（1.4Li?O-0.75ZrCl?-0.25AlCl?），憑借其獨(dú)特的力學(xué)性能脫穎而出。研究數(shù)據(jù)顯示，該材料的楊氏模量不足主流硫化物固態(tài)電解質(zhì)的25%，硬度更是低于后者的10%。這意味著在較低壓力下，鋰鋯鋁氯氧即可發(fā)生顯著變形，從而與電極材料形成緊密且穩(wěn)定的接觸。同時(shí)，其粉末狀形態(tài)避免了凝膠材料過度流動(dòng)的問題，可兼容輥壓等規(guī)模化生產(chǎn)工藝，為大規(guī)模制造奠定了基礎(chǔ)。

電化學(xué)性能方面，鋰鋯鋁氯氧同樣表現(xiàn)優(yōu)異。其離子電導(dǎo)率超過2毫西門子每厘米，顯著高于實(shí)際應(yīng)用所需的1毫西門子每厘米門檻。這一特性直接提升了電池的充放電效率。實(shí)驗(yàn)表明，采用該電解質(zhì)的全固態(tài)電池，在5兆帕的外部壓力下，與高鎳含量（92%）的三元正極材料組裝后，可實(shí)現(xiàn)數(shù)百次穩(wěn)定循環(huán)。這一壓力值較傳統(tǒng)方案降低了數(shù)十倍，為實(shí)際應(yīng)用提供了可行性。

成本優(yōu)勢(shì)是該材料的另一大亮點(diǎn)。研究指出，鋰鋯鋁氯氧的原材料不含地殼中豐度較低的昂貴元素，其成本估算僅為當(dāng)前主流硫化物固態(tài)電解質(zhì)的5%以下。這一特性顯著降低了全固態(tài)電池的制造成本，為其商業(yè)化應(yīng)用提供了重要支撐。

該成果已發(fā)表于國際權(quán)威期刊《自然·通訊》，并獲得同行高度評(píng)價(jià)。審稿人認(rèn)為，這一發(fā)現(xiàn)為全固態(tài)電池領(lǐng)域貢獻(xiàn)了重要方案，所提出的方法有望推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室研究向大規(guī)模應(yīng)用轉(zhuǎn)化。隨著技術(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，全固態(tài)電池或?qū)⒃诓痪玫膶碇厮軆?chǔ)能技術(shù)格局。