记者8月2日从中国科学技术大学获悉，马成教授团队设计合成了一种兼具成本和性能优势的锂电池固体电解质，从而打破了固体电解质材料生产成本与综合性能难以结合的瓶颈，使全固态电池的商业化不再只是遥不可及的“锂”构想。相关结果发布于《自然通讯》。
传统商用锂电池使用有机液体电解质，但热失控后的起火爆炸已成为重大安全隐患。然而，固体电池中的固体电解质可以消除液体电解质引起的易燃、易爆和液体泄漏问题。然而，固体电解质的原材料成本非常高，这成为其商业化制造的巨大挑战。
为此，马成团队设计合成了新型氯化物固体电解质——氯化锆锂，继承了氯化物固体电解质相对于其他固体电解质在离子电导率、可变形性以及与高压正极的相容性等方面的优势。由其组成的全固态电池的循环性能甚至远超基于硫化物和氧化物固体电解质的同类电池。
更重要的是，这种材料成功地将50微米厚度的原材料成本降至1.38美元/平方米，远低于10美元/平方米的门槛，保证了全固态电池的市场竞争力，而之前最便宜的氯化物固体电解质成本为23.05美元/平方米，远超这一门槛。此外，氯化锆锂在湿度高达5%时仍能保持稳定，因此其合成和储存并不严格，从而进一步降低了生产成本。
该研究为全固态电池的商业化批量生产奠定了坚实的基础。“全固态锂电池的商业化将对实现二氧化碳排放峰值和碳中和目标具有重要意义。”马成表示，在新能源电动汽车领域，全固态锂电池是解决安全问题的终极方案。
