此前的7月4日,來自中國科學報的報道稱,中國科學技術大學教授馬騁開發出一種用于全固態電池的新型硫化物固態電解質。該材料在具有硫化物固態電解質固有優勢的同時,相較其他硫化物固態電解質,成本更加低廉、更適合商業化。相關研究成果近日發表于《德國應用化學》。
據了解,固態電池主要有氧化物、硫化物、鹵化物三大技術路線,其中,性能優異的硫化物最有希望實現全固態電池的實際應用。
然而,制約硫化物全固態電池量產的一個重要原因,在于成本:硫化物固態電解質的合成需要使用大量昂貴的硫化鋰,其價格不低于每公斤650美元。研究人員曾試圖通過多種方法降低硫化鋰成本,但長期探索表明實現這一目標相當困難。
為此,馬騁不再致力于降低硫化鋰成本,而是開發了一種不以硫化鋰作為原料的硫化物固態電解質——氧硫化磷鋰。這種固態電解質以成本低廉的水合氫氧化鋰和硫化磷為原材料合成,其成本僅為每公斤14.42美元,不到其他硫化物固態電解質原材料成本的8%,遠低于每公斤50美元這一商業化要求,具有很強的成本競爭力。
氧硫化磷鋰保留了硫化物固態電解質的獨特優勢,兼具極低的密度和良好的負極相容性,而這在氧化物和鹵化物固態電解質中無法同時實現。氧硫化磷鋰的密度僅1.7克每立方厘米,低于鹵化物和氧化物固態電解質。此外,氧硫化磷鋰與鋰金屬和硅都能良好相容;它和鋰金屬組成的對稱電池能在室溫下穩定循環超4200小時,而它和硅負極、高鎳三元正極組成的全固態軟包電池,在60度下循環200次后,仍具有89.29%的容量保持率。
馬騁說:“我們的工作表明硫化物固態電解質的成本問題并非無解。氧硫化磷鋰作為一種新材料,在性能上有望進一步提升,我們也在為此繼續努力。”
專業人士稱,由于氧硫化磷鋰組成的全固態電池具有“出色的循環性能”,其發現對全固態電池商業化具有重要意義。
至此,可以大膽預測,隨著技術的進步,車規級全固態電池時代,很快就會到來。