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储能知家讯，7 月 2 日，有媒体记者从中国科学技术大学获悉，马骋教授团队在《美国化学会志》发表研究成果，在不可燃的锆基氧氯化物固态电解质中实现了良好的金属锂相容性，从而使全固态电池可以不再依赖易燃且昂贵的硫化物固态电解质。这一成果将全固态电池中固态电解质的成本降低到 22.73 美元每度电，不到传统硫化物路线的十二分之一。 

作为被全球产业界公认为下一代动力电池的 " 终极形态 "，全固态电在过去数十年里，其产业化始终被卡在 " 性能、安全、成本 " 三重矛盾之中。当前行业主流深耕的硫化物路线虽然离子传导性能突出，却始终绕不开三大致命短板：

一是核心原材料硫化锂价格居高不下，对应固态电解质成本高达 280.47 美元 / 度，远超出动力电池商业化的成本红线；

二是硫化物材料本身易燃易爆，并没有从根源上解决锂电池的安全痛点；

三是该体系的全球核心专利几乎全部被日韩企业垄断，国内产业想要规模化落地始终面临极高的专利壁垒。

因此，马骋团队很早就意识到，如果从底层材料选择之初就限定了必须使用高成本的稀缺原料，后续哪怕工艺再精进，也不可能真正把全固态电池的整体成本降到普通消费者可接受的区间。

早在 2021 年，马骋团队率先跳出主流研究赛道，首次开发出完全不依赖稀有元素、原材料完全来自大规模工业化生产的锆基氧氯化物固态电解质，这类材料本身不可燃，天然具备极高的安全属性，成本优势远超同期所有主流固态电解质体系。但相关成果最初投稿国际顶刊时甚至直接收到了编辑的拒信，反馈直言 " 固态电池研究不需要关注成本问题 "。

在行业普遍只聚焦离子电导率、循环寿命等性能指标的大环境下，马骋团队一步步补齐锆基氧氯化物在离子传导、力学性能上的短板，最终直面这条路线上最难攻克的 " 拦路虎 " ——金属锂负极相容性问题。

此前锆基氧氯化物的核心缺陷，在于金属锂极强的还原性会将材料中的锆离子还原，生成具备电子传导能力的金属相，原本只允许锂离子通行的电解质通道一旦出现电子通路，就会引发持续的自还原反应，最终导致电解质和负极双双失效。

对此，马骋团队跳出了传统金属阳离子改性的惯性思路，创新性地提出 " 非金属阳离子掺入策略 "，通过调控界面反应产物的组分占比，让还原后生成的电子导体被大量绝缘产物完全分隔成孤立的 " 纳米小岛 "，彻底切断了电子的连续传输路径，在不引入任何硫化物组分的前提下，实现了和硫化物体系相当的金属锂适配性。

具体来看，实验数据验证了这一路径的有效性：采用该方案的固态电解质，在锂对称电池中稳定循环达到 5000 小时；搭配五矿新能提供的工业级 9 系高镍三元正极和金属锂负极的全固态电池，在 80% 容量保持率下实现了 170 次稳定循环，而换用锂硅合金负极后，则实现了 1312 次稳定循环。

更关键的是，由于彻底摆脱了对 " 天价 " 硫化物固态电解质的依赖，锆基氧氯化物全固态电池中固态电解质成本仅 22.73 美元每度电，而硫化物全固态电池中固态电解质成本则高达 280.47 美元每度电，两者相差超 12 倍。

这项成果的落地，直接重构了全球全固态电池产业的技术路线版图。马骋表示，实验室的进展不代表产业化的成功，后面还要过大规模制备、良品率这些工程化的关。

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责编丨韩梅梅

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来源：储能知家

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