中科大開發(fā)新型電池電解質(zhì)：綜合性能達(dá)最先進(jìn)水平！【附電解質(zhì)行業(yè)預(yù)測】

電動汽車電池的電解質(zhì)通常是液態(tài)電解質(zhì)或固態(tài)電解質(zhì)。目前大多數(shù)電動汽車使用的是液態(tài)電解質(zhì)，常見的液態(tài)電解質(zhì)是含有鋰鹽的有機(jī)溶液。固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)目前仍在研究和開發(fā)階段，尚未廣泛商用。

近日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的馬騁教授設(shè)計(jì)并合成了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——氧氯化鋯鋰。這種材料具有很強(qiáng)的成本優(yōu)勢。如果以水合氫氧化鋰、氯化鋰、氯化鋯進(jìn)行合成，它的原材料成本僅為11.6美元每公斤。而如果以水合氧氯化鋯、氯化鋰、氯化鋯進(jìn)行合成，氧氯化鋯鋰的成本可以進(jìn)一步降低到約7美元每公斤，遠(yuǎn)低于目前最具成本優(yōu)勢的固態(tài)電解質(zhì)氯化鋯鋰，并且不到硫化物和稀土基、銦基氯化物固態(tài)電解質(zhì)的4%。

(相關(guān)資料圖)

研究人員表示，在具備極強(qiáng)成本優(yōu)勢的同時，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)。

實(shí)驗(yàn)證明，由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態(tài)鋰電池展示了極為優(yōu)異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫穩(wěn)定循環(huán)2000圈以上。研究成果日前發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊《自然·通訊》上。

目前全球固態(tài)電池技術(shù)還不成熟，固態(tài)電池存在固-固界面接觸難題，內(nèi)阻較大，循環(huán)性能、倍率性能差。與液態(tài)電解液相比，固態(tài)電解質(zhì)的電導(dǎo)率/鋰離子遷移率低1-2個數(shù)量級，電導(dǎo)率低，全電池阻抗大，導(dǎo)致循環(huán)性能、倍率性能差。電極材料在充電時膨脹，放電時受挫，液態(tài)電解液一電極(液體一固體)接觸相對較好，而固態(tài)電解質(zhì)一電極(固體一固體)難以保持長期穩(wěn)定的接觸，并加大了固體電解質(zhì)破裂或分離的可能，電池內(nèi)阻較大。

中國企業(yè)在固態(tài)電池的研究上主要是以硫化物電解質(zhì)技術(shù)和氧化物電解質(zhì)技術(shù)兩種路線為主，聚合物電解質(zhì)技術(shù)路線的非常少。其中硫化物電解質(zhì)技術(shù)路線的企業(yè)主要的代表有寧德時代，氧化物電解質(zhì)技術(shù)路線的代表企業(yè)主要有清陶發(fā)展、輝能科技等。

目前，全固態(tài)電解質(zhì)鋰動力電池存在的技術(shù)難點(diǎn)問題包括固態(tài)電解質(zhì)材料的鋰離子電導(dǎo)率偏低問題、固/固界面接觸性和穩(wěn)定性差問題、金屬鋰的可充性問題等。目前對比固態(tài)電池技術(shù)比較先進(jìn)的企業(yè)量產(chǎn)時間表中，發(fā)現(xiàn)大部分量產(chǎn)提到的一個時間點(diǎn)是2025年。

華福證券認(rèn)為，固態(tài)電池前景廣闊，重視材料環(huán)節(jié)突破：新能源車滲透率從30％水平向80％水平邁進(jìn)、尤其是在地廣人稀的美國等海外地區(qū)推進(jìn)，除了降本之外，提升續(xù)航里程至關(guān)重要，安全性、能量密度更高的固態(tài)電池有望成為搖椅電池體系中的理想方案。

光大證券研報則認(rèn)為，半固態(tài)路線對于現(xiàn)有液態(tài)鋰離子電池體系更迭小，被視作全固態(tài)的過渡路線。衛(wèi)藍(lán)、清陶等一級市場固態(tài)電池企業(yè)和孚能科技、國軒高科、蜂巢能源等動力企業(yè)路線選擇有差異，預(yù)計(jì)2023年陸續(xù)看到車端應(yīng)用。

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