來源：中國科技大學(xué)官網(wǎng)
此次研究中，馬騁教授不再聚焦于上述氧化物、硫化物、氯化物中的任何一種，而是轉(zhuǎn)向氧氯化物，設(shè)計(jì)并合成了一種新型固態(tài)電解質(zhì)——氧氯化鋯鋰。
據(jù)介紹，新型固態(tài)電解質(zhì)氧氯化鋯鋰具有很強(qiáng)的成本優(yōu)勢。如果以水合氫氧化鋰、氯化鋰、氯化鋯進(jìn)行合成，它的原材料成本僅為11.6美元每公斤，遠(yuǎn)低于50美元每公斤的成本要求;如果以水合氧氯化鋯、氯化鋰、氯化鋯進(jìn)行合成，氧氯化鋯鋰的成本可以進(jìn)一步降低到約7美元每公斤，遠(yuǎn)低于目前最具成本優(yōu)勢的固態(tài)電解質(zhì)氯化鋯鋰(10.78美元每公斤)，并且不到硫化物和稀土基、銦基氯化物固態(tài)電解質(zhì)的4%。
當(dāng)前，固態(tài)電池產(chǎn)業(yè)化除了技術(shù)難點(diǎn)外，成本也是一道難以跨越的坎。據(jù)測算，僅目前接近產(chǎn)業(yè)化的半固態(tài)電池成本，就已遠(yuǎn)高于商用化的液態(tài)電池成本。
今年5月，蔚來新一代ES6正式上市，在發(fā)布會(huì)上，蔚來董事長李斌介紹稱，基于半固態(tài)電池的蔚來150kWh電池包將于今年7月上線，并搭載到ES6車型上，CLTC純電續(xù)航達(dá)到了930公里，同時(shí)該電池包支持換電。
蔚來聯(lián)合創(chuàng)始人、總裁秦力洪表示，150kWh電池包成本很高，相當(dāng)于一輛ET5(75kWh電池版整車32.8萬元，電池租賃版25.8萬元)。
根據(jù)測算，以NCM811液態(tài)電芯和NCM811半固態(tài)電芯為例，半固態(tài)電芯成本相比液態(tài)電芯成本增加約80%。其中，固態(tài)電解質(zhì)成本是主要新增成本，也是半固態(tài)電池中的主要成本，占比約50%。由于電解質(zhì)材料變化、生產(chǎn)工藝改變、產(chǎn)品質(zhì)量控制經(jīng)驗(yàn)不足導(dǎo)致的工程驗(yàn)證周期長等因素，都會(huì)使得全固態(tài)電池比半固態(tài)電池成本更高。
據(jù)中國科技大學(xué)介紹，除了極強(qiáng)的成本優(yōu)勢，氧氯化鋯鋰的綜合性能和目前最先進(jìn)的硫化物、氯化物固態(tài)電解質(zhì)相當(dāng)。它的室溫離子電導(dǎo)率高達(dá)2.42毫西門子每厘米，超過了應(yīng)用所需要的1毫西門子每厘米。與此同時(shí)，它良好的可變形性使材料在300兆帕壓力下能達(dá)到94.2%致密，也超過應(yīng)用所需要的水平(250-350兆帕下90%以上致密)。
此外，由氧氯化鋯鋰和高鎳三元正極組成的全固態(tài)電池展示了極為優(yōu)異的性能：在12分鐘快速充電的條件下，該電池仍然成功地在室溫環(huán)境下穩(wěn)定循環(huán)2000圈以上。
氧氯化鋯鋰的發(fā)現(xiàn)，使固態(tài)電解質(zhì)在性能、成本上“魚與熊掌”兼得，如果該材料和技術(shù)得以快速產(chǎn)業(yè)化，對(duì)全固態(tài)鋰電池裝車將具有重大意義。
相較于全固態(tài)電池，今年以來，半固態(tài)電池消息更為熱鬧，且產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)到來。
6月30日，衛(wèi)藍(lán)新能源歷時(shí)兩年多開發(fā)的360Wh/kg半固態(tài)電池正式交付給蔚來，并將于7月配套裝車到蔚來ES6車型上;
孚能科技透露，今年5月，該公司自主研發(fā)的第一代半固態(tài)電池已順利量產(chǎn)裝車，電池的安全性能和單體電芯能量密度得到提升。
而在今年4月，寧德時(shí)代發(fā)布了凝聚態(tài)電池(Condensed Battery)，單體能量密度最高可達(dá)500Wh/kg，兼具高能量密度和高安全的特性，并且其乘用車用的凝聚態(tài)電池(據(jù)報(bào)道能量密度在300Wh/kg左右)今年將具備量產(chǎn)能力;同月，億緯鋰能表示，該公司基于50Ah的固液混合半固態(tài)體系軟包電池，可實(shí)現(xiàn)330Wh/Kg的能量密度，超過1000次的循環(huán)壽命，使用溫度可拓展到-20℃-80℃，目前已完成設(shè)計(jì)定型，并裝車驗(yàn)證中。
需要指出的是，一種新技術(shù)、新材料從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化往往需要數(shù)年的時(shí)間，需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈的持續(xù)投入。基于氧氯化鋯鋰的全新固態(tài)電解質(zhì)在技術(shù)理論層面已經(jīng)有了質(zhì)的突破，而這一技術(shù)的出現(xiàn)相信會(huì)成為業(yè)界努力的方向之一，而能否快速產(chǎn)業(yè)化仍有待持續(xù)觀察。但半固態(tài)、全固態(tài)作為動(dòng)力、儲(chǔ)能電池的方向，在市場倒逼下，相信其產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程會(huì)加速到來。
