中科大開發新型電池電解質：綜合性能達最先進水平！【附電解質行業預測】

電動汽車電池的電解質通常是液態電解質或固態電解質。目前大多數電動汽車使用的是液態電解質，常見的液態電解質是含有鋰鹽的有機溶液。固態電解質技術目前仍在研究和開發階段，尚未廣泛商用。

近日，中國科學技術大學的馬騁教授設計并合成了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰。這種材料具有很強的成本優勢。如果以水合氫氧化鋰、氯化鋰、氯化鋯進行合成，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、氯化鋯進行合成，氧氯化鋯鋰的成本可以進一步降低到約7美元每公斤，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的4%。

研究人員表示，在具備極強成本優勢的同時，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鋰電池展示了極為優異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫穩定循環2000圈以上。研究成果日前發表在國際學術期刊《自然·通訊》上。

目前全球固態電池技術還不成熟，固態電池存在固-固界面接觸難題，內阻較大，循環性能、倍率性能差。與液態電解液相比，固態電解質的電導率/鋰離子遷移率低1-2個數量級，電導率低，全電池阻抗大，導致循環性能、倍率性能差。電極材料在充電時膨脹，放電時受挫，液態電解液一電極(液體一固體)接觸相對較好，而固態電解質一電極(固體一固體)難以保持長期穩定的接觸，并加大了固體電解質破裂或分離的可能，電池內阻較大。

中國企業在固態電池的研究上主要是以硫化物電解質技術和氧化物電解質技術兩種路線為主，聚合物電解質技術路線的非常少。其中硫化物電解質技術路線的企業主要的代表有寧德時代，氧化物電解質技術路線的代表企業主要有清陶發展、輝能科技等。

目前，全固態電解質鋰動力電池存在的技術難點問題包括固態電解質材料的鋰離子電導率偏低問題、固/固界面接觸性和穩定性差問題、金屬鋰的可充性問題等。目前對比固態電池技術比較先進的企業量產時間表中，發現大部分量產提到的一個時間點是2025年。

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

光大證券研報則認為，半固態路線對于現有液態鋰離子電池體系更迭小，被視作全固態的過渡路線。衛藍、清陶等一級市場固態電池企業和孚能科技、國軒高科、蜂巢能源等動力企業路線選擇有差異，預計2023年陸續看到車端應用。

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