中国科大设计开发出一类新电解质家族

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“锂离子电池是当前电化学储能的主要形式，但存在诸多安全隐患，因此需要研发安全性高的全固态锂电池体系，这其中的核心在于固态电解质的开发。”中国科学技术大学姚宏斌教授11日介绍说，经过3年多科研攻关，其所在团队与合作者设计开发出一种全固态锂电池所需的电解质新家族。

据悉，中国科学技术大学姚宏斌课题组、李震宇课题组与浙江工业大学陶新永课题组合作，通过材料结构和界面精准设计开发出镧系金属卤化物基固态电解质新家族。相关研究成果近日发表在国际权威学术期刊《自然》(Nature)上。

据介绍，该项研究得益于镧系金属元素的低电负性，以及金属氯化物良好的耐氧化性和可变形性等，可实现无任何电极修饰且室温可运行的全固态锂金属电池。这一电解质新家族也突破了传统固态电解质框架结构设计，具有出色的可拓展性和稳定性。

“目前没有成熟的全固态锂金属电池发布。”姚宏斌说，因此开发对锂金属负极稳定的新型快离子导体框架结构，一直是发展高比能全固态锂金属电池面临的关键挑战。

在研究中，科研人员发现镧系金属卤化物晶格中氯离子呈非紧密堆积形式，天然存在丰富的一维大尺寸孔道，适合锂离子的高速传输，并可通过镧空位形成连续的三维传导。

“全固态锂金属电池的核心是固态电解质材料，理想型固态电解质材料通过精准设计，因具有良好兼容性、稳定性等特点。”姚宏斌说，鉴于此，科研人员优化设计出一种全新的固态电解质材料，实现锂离子的快速传导，并实现固态锂金属电池的稳定循环。

“下一步，通过人工智能学习，进一步优化更好的电解质体系并适配到实际应用的电池中。”姚宏斌期望十年左右看到这一全新固态锂金属电池的产品。(完)