中國粉體網訊 近年來，專家們一直將固態電池視為動力電池未來的發展方向。一方面，這種電池采用的是固態電解質，而不是易燃液體電解質，比目前的鋰離子電池更加安全。另一方面，固態電池用鋰金屬負極取代石墨負極，所以壽命更長，重量更輕，可以達到數倍的能量密度。據前瞻產業研究院梳理，目前全球范圍內約有50多家制造企業、初創公司和高校科研院所致力于固態電池技術。
固態電池技術的挑戰
固態電池的核心材料是固態電解質，按照電解質材料的選擇，固態電池可以分為聚合物、氧化物、硫化物三種體系電解質；而按照正負極材料的不同，固態電池還可以分為固態鋰離子電池、固態鋰金屬電池（以金屬鋰為負極）。
而固態電池采用的預鋰化硅碳負極或遠景金屬鋰負極、高鎳正極、固態電解質等新科技材料生產成本遠高于目前對應的材料，降本之路極其艱巨漫長。此外，固態電解質導電率僅為電解液十分之一，快充效率不佳，嚴重影響實際應用。
目前被廣泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固態電解質都無法同時滿足高離子電導率、良好的可變形性以及足夠低廉的成本這 3 個條件。因此，固態電解質難以兼顧性能和成本，導致產業化面臨巨大阻礙。
鋯材料加持解決固態電池痛點
近日，中國科學技術大學馬騁教授開發出一種新型固態電解質，其綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近，但成本不到后者的4%，適合進行產業化應用。
研究中，馬騁教授把目光轉向氧氯化物，設計并合成了一種新型固態電解質一一氧氯化鋯鋰。這種材料的成本遠低于目前最具成本優勢的固態電解質氯化鋯鋰，并且不到硫化物和稀土基、銦基氯化物固態電解質成本的4%。
同時，氧氯化鋯鋰的綜合性能與目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相當。實驗證明由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態鉀電池在12分鐘快速充電后，仍然成功地在室溫條件下穩定循環2000圈以上。
鋯及其氧化物在結構陶瓷和功能陶瓷方面應用廣泛，主要應用在機械、電子、能源等領域。其中，氧氯化鋯在鎳氫動力電池負極材料和燃料電池中有廣闊應用前景。以ZrMn2為代表的AB2型儲氫合金具有儲氫容量高，循環壽命長等優點，是目前高容量新型儲氫電極合金的研究開發熱點。絕大多數固體氧化物燃料電池均以6%-10%三氧化二釔摻雜的氧化鋯為固體電解質。
此外，三祥新材在互動平臺上表示，其已積極關注并持續跟進（氧）氯化物及氧化物固態電池的研究進展，已組建研發團隊在鋯基固態電池電解質及原材料領域開展研究和技術攻關，并已向部分客戶、科研團隊送樣。
目前，由氧氯化鋯為原料生產的鋯系列產品被列為21世紀最具有前途的高新材料之一，研究應用也將日益拓寬。
來源：界面新聞、科技日報、
陳丹云等：氧氯化鋯應用研究進展
（中國粉體網編輯整理/空青）
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