中国科大研发新型固态电解质，成本降至传统材料8%

中国科大研发新型固态电解质，成本降至传统材料8%

中国科学技术大学马骋教授近期在固态电池领域取得重大突破，成功开发出一种新型硫化物固态电解质——氧硫化磷锂（Li7P3S7.5O3.5）。这一创新不仅解决了困扰固态电池商业化的主要成本问题，还保留了硫化物固态电解质的独特优势，为全固态电池的广泛应用铺平了道路。

全固态电池被视为突破当前锂离子电池技术瓶颈的关键。与传统液态电解质电池相比，全固态电池具有更高的能量密度、更好的安全性和更长的循环寿命。在三种主要类型的固态电解质中，硫化物固态电解质因其高离子电导率和良好的负极相容性而备受关注。然而，其商业化进程一直受到高昂成本的制约。

硫化物固态电解质的合成通常需要大量昂贵的硫化锂，这使得其成本居高不下，普遍超过195美元每公斤，远高于实现商业化所需的50美元每公斤。这一成本障碍成为全固态电池大规模应用的主要瓶颈。

马骋教授团队开发的新型硫化物固态电解质——氧硫化磷锂，成功破解了这一难题。这种新材料的创新之处在于：

• 成本突破：通过采用成本低廉的水合氢氧化锂和硫化磷作为原材料，氧硫化磷锂的原材料成本仅为14.42美元每公斤，不到其他硫化物固态电解质的8%，远低于商业化要求的50美元每公斤标准。

• 性能优势：氧硫化磷锂继承了硫化物固态电解质的独特优势，包括极低的密度（1.7克每立方厘米）和良好的负极相容性。这些特性使其能够与高能量密度负极材料（如锂金属和硅）兼容，同时保持较低的电池重量，有利于提升能量密度。

• 技术革新：不同于传统硫化物固态电解质依赖昂贵的硫化锂，氧硫化磷锂的合成路线完全避免了硫化锂的使用，开辟了一条全新的低成本制备路径。

实验结果表明，氧硫化磷锂与锂金属组成的对称电池能够实现4200小时以上的室温稳定循环，展现出优异的循环稳定性。此外，使用氧硫化磷锂和硅负极、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，仍保持89.29%的容量保持率，显示出良好的实际应用潜力。

这一突破不仅为全固态电池的商业化应用扫清了主要障碍，还为新能源汽车和储能系统提供了更具竞争力的电池解决方案。随着技术的进一步优化和规模化生产，全固态电池有望在不久的将来实现大规模应用，推动能源存储技术的革新。

审稿人评价这一发现“同时具备低密度、良好的负极兼容性、以及强劲的成本竞争力”，由氧硫化磷锂组成的全固态电池具有“出色的循环性能”，其发现对全固态电池的实际应用具有重要的推动作用。

这一研究成果已发表在国际顶级学术期刊《德国应用化学》上，引起了学术界和产业界的广泛关注。马骋教授表示，未来将继续优化材料性能，推动全固态电池技术的发展，为实现能源存储的革命性突破贡献力量。