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中科大重大突破,全固态电池新材料成本直降93%

2024-08-01 19 yuneu

导语

我国科研人员在新型材料上的研究水平一直一直都是居世界前列的,近期也是有两位我国的科研人员在新型全固态电池上取得了重大突破,他们在《ACS Energy Letters》上发表的一篇论文中提出了一种新型的硫化物电解质材料。

中科大的研究生乌连京兴研究生和博导李国平率先在国际上发出了声音,他们是我国科大的李国平教授和研究生,这次他们发表的这篇论文主要是介绍了这种新型的电解质,名为Li7P3S7.5O3.5。

在传统的全固态电池中,硫化物电解质是非常理想的一种电解质材料,然而在硫化物电解质中,SPE电解质是目前使用最为广泛的一种,其缺点比较显著,就是在充电和放电中的速度比较慢,这使得电池的性能比较差。

而李国平团队所研究开发的Li7P3S7.5O3.5电解质则从根本上杜绝了这个问题,他的电导率是要比SPE高出两个量级,充放电的速度可以比SPE提高100倍。

全固态电池面临的难题。

电解质可以说是全固态电池的一大难点,因为电解质中既要同时具备离子传导的作用,又不会和电极发生化学反应,同时还要具备较高的稳定性,并且要能兼容电极和电解质,如此作为全固态电解质的材料要求就非常高,材料的选择也就比较困难。

在我国的科研人员中选择固体电解质的材料中目前是以氧化物和硫化物为主的。

一般来说,固体电解质中的硫化物电解质在离子传导率上是要高过硫化物和氧化物电解质的,且不会出现氧化还原反应,但是硫化物电解质在价格上就相对来说要比较贵,这也是全固态电池的一大痛点。

全固态电池在制备方面其实有着相当高的技术难点,但是相对来说还是有着很大的发展前景。

全固态电解质电池的电池的稳定性相对来说要比较好,而且它不会像现如今市面上普遍存在的锂电池一样,使用异丙醇为电解液时还有发生爆炸的危险,但是全固态电池这种状态是不存在的。

全固态电解质电池的控制能力也比较强,安全系数也会相对更加的高,所以假如全固态电解质电池真正商业化之后,那他的市场前景还是一片光明的,而且可以极大的推动新能源汽车产业的发展。

全固态电解质电池的电池寿命也会比较长, 全固态电池在以前可以说是只存在于实验室,是实验室人员争相攻克的难关,但是从近几年来看,全固态电解质电池现在在我国的科研人员们手中,已经被突破了许多。

所以全固态电池成为大规模商业化制造的一种新型锂电池,也许只是时间问题。

全固态电解质电池的电池材料的选用是一个比较重要的环节,因为电池材料不仅牵扯到电池使用的寿命,同时也会影响到电池性能的优劣。

电池材料在制备的过程中也要考虑其成本问题,目前市场上的商用电池中使用的电池材料中使用的主要是锂离子电池,其中就会涉及到物质的稳定性,导体的性能等等。

但是目前制造锂电池的成本是相对来说比较高的,所以全固态电解质的电池就显得耐人寻味了,其电池材料的使用也是关键,同时也是人们在研究的方向。

李国平团队研发出新型硫化物电解质。

硫化物电池一直以来也是最具有应用前景的一种全固态电池中的电解质,硫化物电解质是一种由氧原子和硫原子组合而成的,李国平团队所研发出的这种电解质就是在硫化物电解质的基础上的一种形式。

在硫化物电解质中,SPE是目前使用较多的一种,但是在SPE中却有着一些弊端和缺陷,SPE的缺陷主要是体积上就不占优势。

在SPE的硫元素核心的密度是0.75g/cm^3,在李国平团队所研发的Li7P3S7.5O3.5中的密度却是要比SPE更小,但是其性能却是要比SPE更优。

在李国平团队所研究的Li7P3S7.5O3.5中,可以在正负极间进行电离的离子和电子越多,电导率就会越高,而且充放电的速度就会越快,同时性能也就会越优越。

全固态电解质的主要研究方向就是在SPE电解质中提高电导率,但是在电导率这一方面,李国平团队所研制的这种硫化物电解质的电导率已经超过了SPE电解质,也就说这种新型的硫化物电解质已经与SPE电解质相媲美,并且超越了SPE电解质。

并且在李国平团队研制出来的这种硫化物电解质中,他的电导率还在不断的提高,这表明这种新型的硫化物电解质能够足够胜任高功率的利用,实现高电压快速充放电,同时能在众多的新能源设备中更好的应用。

并且李国平团队所研制的硫化物电解质还具有更好的界面稳定性,他能够抑制一些共价反应的产生,有使用硫元素的贵金属来进行阻断,减缓电池的衰减速度,提高电池使用寿命。

中科大重大突破,全固态电池新材料成本直降93%,中科大重大突破,全固态电池新材料成本直降93%,第1张

因为这种新型的硫化物电解质在使用的过程中,不会受到潮湿的空气以及水蒸气的影响,而且使用过程中还会逐渐的保持着稳定的状态。

李国平团队所研发的这种Li7P3S7.5O3.5电子材料是从磷矿中提取硫元素制取而成的新型硫化物电子材料。

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而其制备的成本则更加的低廉,只需要花费14.42美元每公斤,所以这种材料的制备成本要比我们国内生产的SPE电解质的价格还要低廉。

当然只是制备硫化物电子材料的成本是比较低廉的,而假如是要做出一块硫化物电池的成本相对就会高一些,但是这一方面的成本也在不断的降低。

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由此可见,全固态硫化物电子电解质电池的商业化也不会是一件费力不讨好的,在该材料的使用中,相对来说从前的市场中间将会打破以往的壁板,进一步开发商业化市场。

李国平团队的这项研究是又一次给全固态硫化物电子电池注入了新的活力,他帮助硫元素再次的获得了世人的认可,为他获得一个新的价值定位。

在周围的市场环境中,研究硫化物电子材料的公司也将会迎来更好的发展机遇,因为在硫元素的应用上已经得到了资金的保障。

同时硫也会拥有新的发展机遇,促进硫元素这一材料的产业化。

硫化物电子电池方面的开发又将会为我国的产业链带来新的动力,新的生机,其中有许多的细分领域,为我国的科技事业贡献绵薄之力,同时又为我国的科创事业带来新的希望。

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影响产业链发展。

李国平团队所研制出来的硫化物电解质的电池,是一种非常可靠的电池,并且同时稳定性也非常的高,所以我们可以看出,硫化物电解质在SPE电解质上杜绝的一切问题出现。

随着时间的推移,全固态电解质的电解质价格也会随之降低,这会促使全固态电池的大规模商业化生产的出现,当然在产业链中也是一个最终的目标。

随着全固态电池材料的降低,那么新能源汽车的价格也会跟随着降低。

从而有效的促进新能源汽车产业链的发展,新能源汽车的制造商在生产新能源车时,不需要再限制资金,可以很好的投入其中,从而新能源电动车的价格也会随之降低,进入大众的视野。

这对于我国新能源汽车产业链来说,是一次难得的机遇,同时也为我国新能源汽车市场的发展提供了很好的契机和机会,新能源汽车的销量也会有一个很大幅度的提升,同时也会提高我国在新能源汽车市场的竞争力。

随着我国新能源汽车市场的迅猛发展,对我国汽车产业和经济发展产生更为深远的影响。

以此带来消费新能源车的一线消费者们,可以以实惠的价格驾驶新能源车,同时也是对我国的骄傲,也是我国新能源汽车的引领者。

结语

李国平团队研发出的这种新型的硫化物电解质为全固态电池的广泛应用和商业化进程做出了伟大的贡献,全固态电池中的优异电解质将推动我国新能源汽车产业链的快速发展,为新能源汽车的大规模使用奠定基础。

我国新能源汽车市场的繁荣发展将为我国汽车产业的健康发展注入新的动力和潜力,为我国经济制造更多机遇,同时也将为全球新能源汽车市场注入更多新的可能。

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