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把固态电池成本打下来:中国科大将硫化物电解质成本降低92%

2024-07-02 17:39:18 综合报道 阅读:
最近,中国科学技术大学的研究团队开发了一种不以硫化锂作为原料的硫化物固态电解质——氧硫化磷锂。这种固态电解质在展示了硫化物固态电解质固有优势的同时,实现了其它硫化物固态电解质所无法达到的极其低廉、适合商业化的成本。

全固态电池有望克服目前商业化锂离子电池在续航和安全性上的瓶颈,而要实现全固态电池商业化的关键在于找到合适的固态电解质。在氧化物、硫化物和卤化物这三类固态电解质中,硫化物是唯一同时具备良好负极相容性和极低密度的固态电解质,是业界普遍首选的重点研发方向。vL5ednc

然而,此类材料的缺点在于成本很高,由于硫化物固态电解质合成需要使用大量昂贵的硫化锂(不低于650美元每公斤),所以其成本普遍高于195美元每公斤,但如果想要实现商业化成本需要降到50美元每公斤以下,因此除了量产工艺外,想要实现硫化物全固态电池的商业化,成本也是一个亟待解决的难题。vL5ednc

最近,中国科学技术大学的研究团队开发了一种不以硫化锂作为原料的硫化物固态电解质——氧硫化磷锂。这种固态电解质在展示了硫化物固态电解质固有优势的同时,实现了其它硫化物固态电解质所无法达到的极其低廉、适合商业化的成本。vL5ednc

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成本对比vL5ednc

据了解,这种固态电解质可以水合氢氧化锂和硫化磷作为原材料合成。由于这两种物质成本低廉,氧硫化磷锂的原材料成本仅14.42美元每公斤,不到其它硫化物固态电解质的8%,也远低于50美元每公斤这一商业化要求,具有很强的成本竞争力。vL5ednc

并且,氧硫化磷锂也很好地继承了硫化物固态电解质区别于氧化物和卤化物固态电解质的独特优势,同时具备极低的密度和良好的负极相容性:vL5ednc

  • 氧硫化磷锂的密度仅1.7克每立方厘米,与其它硫化物固态电解质相近,并且低于卤化物(约2.5克每立方厘米)和氧化物固态电解质(大多高于5克每立方厘米)。
  • 氧硫化磷锂对锂金属、硅这两种高能量密度负极都展示出了良好的相容性。它与锂金属组成的对称电池能实现4200小时以上的室温稳定循环,与硅负极、高镍三元正极组成的全固态软包电池在60摄氏度下循环200次后,仍具有89.29%的容量保持率。

据悉,这一突破性的研究成果为全固态电池的商业化铺平了道路。通过采用成本低廉的原材料,氧硫化磷锂不仅在性能上满足了高能量密度和安全性的要求,还在成本上满足了商业化要求,有望加速推动全固态电池更快的走入消费市场。vL5ednc

责编:Ricardo
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