中国粉体网讯 近年来，专家们一直将固态电池视为动力电池未来的发展方向。一方面，这种电池采用的是固态电解质，而不是易燃液体电解质，比目前的锂离子电池更加安全。另一方面，固态电池用锂金属负极取代石墨负极，所以寿命更长，重量更轻，可以达到数倍的能量密度。据前瞻产业研究院梳理，目前全球范围内约有50多家制造企业、初创公司和高校科研院所致力于固态电池技术。
固态电池技术的挑战
固态电池的核心材料是固态电解质，按照电解质材料的选择，固态电池可以分为聚合物、氧化物、硫化物三种体系电解质；而按照正负极材料的不同，固态电池还可以分为固态锂离子电池、固态锂金属电池（以金属锂为负极）。
而固态电池采用的预锂化硅碳负极或远景金属锂负极、高镍正极、固态电解质等新科技材料生产成本远高于目前对应的材料，降本之路极其艰巨漫长。此外，固态电解质导电率仅为电解液十分之一，快充效率不佳，严重影响实际应用。
目前被广泛研究的氧化物、硫化物、氯化物固态电解质都无法同时满足高离子电导率、良好的可变形性以及足够低廉的成本这 3 个条件。因此，固态电解质难以兼顾性能和成本，导致产业化面临巨大阻碍。
锆材料加持解决固态电池痛点
近日，中国科学技术大学马骋教授开发出一种新型固态电解质，其综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，适合进行产业化应用。
研究中，马骋教授把目光转向氧氯化物，设计并合成了一种新型固态电解质一一氧氯化锆锂。这种材料的成本远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂，并且不到硫化物和稀土基、铟基氯化物固态电解质成本的4%。
同时，氧氯化锆锂的综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相当。实验证明由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态钾电池在12分钟快速充电后，仍然成功地在室温条件下稳定循环2000圈以上。
锆及其氧化物在结构陶瓷和功能陶瓷方面应用广泛，主要应用在机械、电子、能源等领域。其中，氧氯化锆在镍氢动力电池负极材料和燃料电池中有广阔应用前景。以ZrMn2为代表的AB2型储氢合金具有储氢容量高，循环寿命长等优点，是目前高容量新型储氢电极合金的研究开发热点。绝大多数固体氧化物燃料电池均以6%-10%三氧化二钇掺杂的氧化锆为固体电解质。
此外，三祥新材在互动平台上表示，其已积极关注并持续跟进（氧）氯化物及氧化物固态电池的研究进展，已组建研发团队在锆基固态电池电解质及原材料领域开展研究和技术攻关，并已向部分客户、科研团队送样。
目前，由氧氯化锆为原料生产的锆系列产品被列为21世纪最具有前途的高新材料之一，研究应用也将日益拓宽。
来源：界面新闻、科技日报、
陈丹云等：氧氯化锆应用研究进展
（中国粉体网编辑整理/空青）
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