电池行业或迎“大革命”？新设计将颠覆固态电池，性能更优还更便宜

最新研究结果已于近期发表在了《科学》杂志上。

韩国科学家在下一代固态电池领域取得了重大突破；他们创造了一种基于锆的锂金属氯化物固态电池；这种电池比使用稀土金属的电池便宜得多。

韩国基础科学研究所（IBS）纳米粒子研究中心 KANG Kisuk 教授领导的研究小组宣布，他们在下一代固态电池领域取得了重大突破。他们相信，新发现将使基于新型氯基固体电解质的电池成为可能，这种电解质具有优异的离子导电性。

目前商用电池对液体电解质的依赖是一个迫切的问题，这导致了易燃性和爆炸风险。因此，开发不可燃固体电解质对于推进固态电池技术至关重要。在全球向可持续交通转变的过程中，随着世界各国加紧对内燃机汽车的监管，并扩大电动汽车的使用，这类问题愈发紧迫。

为了使固态电池在日常使用中实用，开发具有高离子电导率、强大的化学和电化学稳定性以及机械灵活性的材料至关重要。虽然以前的研究成功地研发了硫化物和氧化物基固体电解质，它们具有高离子电导率，但这些材料并不能完全满足所有基本要求。

过去，科学家们还探索了基于氯化物的固体电解质，以其优越的离子电导率，机械灵活性和高压稳定性而闻名。这些特性使一些人推测，氯基电池是固态电池最有可能的候选者。然而，这些希望很快就破灭了，因为氯化物电池被认为是不切实际的，因为它们严重依赖昂贵的稀土金属，作为电池的原材料之一。

为了解决这些问题，IBS 研究小组研究了氯电解质中金属离子的分布。他们认为，三氯化物电解质的离子电导率之所以过低，是因为其结构内金属离子排列的变化。

他们首先在氯化锂钇（一种常见的氯化锂金属化合物）上测试了这一理论。当金属离子靠近锂离子的路径时，静电力会阻碍它们的运动。相反，如果金属离子占比过低，锂离子的路径就会变得太窄，阻碍它们的迁移。

在这些见解的基础上，研究团队引入了电解质的全新设计策略，以减轻这些冲突因素，最终开发出了具有高离子电导率的固体电解质。他们创造了一种基于锆的锂金属氯化物固态电池，这种电池比使用稀土金属的电池便宜得多。这是第一次证明金属离子排列对材料离子电导率的重要性。

最新研究结果已于近期发表在了《科学》杂志上。

这项研究揭示了金属离子分布在氯基固体电解质离子电导率中经常被忽视的作用。科学家们预计，新研究将为各种氯基固体电解质的发展铺平道路，并进一步推动固态电池的商业化，有望提高储能的可负担性和安全性。

该研究论文通讯作者 KANG Kisuk 表示：" 这种新发现的氯化物基固体电解质有望超越传统硫化物和氧化物基固体电解质的局限性，使我们更接近固态电池的广泛采用。"