據(jù)外媒報道，由韓國基礎(chǔ)科學(xué)研究所（Institute for Basic Science，IBS）納米顆粒研究中心（Center for Nanoparticle Research）的Kang Kisuk教授領(lǐng)導(dǎo)的研究人員宣布在下一代固態(tài)電池領(lǐng)域取得了重大突破。據(jù)悉，新發(fā)現(xiàn)將能夠創(chuàng)建基于新型氯化物固體電解質(zhì)的電池，而該電解質(zhì)具有出色的離子電導(dǎo)率。

圖片來源：IBS

當(dāng)前商用電池面臨的一個緊迫問題是它們對液體電解質(zhì)的依賴，這會導(dǎo)致易燃和爆炸的風(fēng)險。因此，發(fā)展不可燃固體電解質(zhì)對于推進(jìn)固態(tài)電池技術(shù)至關(guān)重要。

隨著全球不斷向可持續(xù)交通轉(zhuǎn)型，全球各國加緊監(jiān)管內(nèi)燃機汽車，并擴大電動汽車的使用，對二次電池（特別是固態(tài)電池）核心部件的研究取得了巨大的進(jìn)展。

為了使固態(tài)電池適合日常使用，開發(fā)具有高離子電導(dǎo)率、強大的化學(xué)和電化學(xué)穩(wěn)定性以及機械靈活性的材料至關(guān)重要。雖然此前已有研究成功開發(fā)出具有高離子電導(dǎo)率的硫化物和氧化物基固體電解質(zhì)，但這些材料都沒有完全滿足所有基本要求。

過去，科學(xué)家們還探索了基于氯化物的固體電解質(zhì)，該電解質(zhì)以其優(yōu)異的離子電導(dǎo)率、機械靈活性和高電壓穩(wěn)定性而聞名。憑借這些特性，有些人推測氯化物電池最有可能成為固態(tài)電池。然而，這些希望很快就破滅了，因為氯化物電池由于嚴(yán)重依賴昂貴的稀土金屬（包括釔、鈧和鑭系元素）作為次要成分而被認(rèn)為不切實際的。

為了解決這些問題，IBS研究小組研究了氯化物電解質(zhì)中金屬離子的分布。他們認(rèn)為三方氯化物電解質(zhì)能夠?qū)崿F(xiàn)低離子電導(dǎo)率，其原因是基于結(jié)構(gòu)內(nèi)金屬離子排列的變化。

他們首先在氯化釔鋰（一種常見的鋰金屬氯化物化合物）上測試了這一理論。當(dāng)金屬離子位于鋰離子路徑附近時，靜電力會阻礙其運動。相反，如果金屬離子占有率太低，鋰離子的路徑就會變得太窄，從而阻礙其遷移率。

基于這些見解，該研究團隊引入了設(shè)計電解質(zhì)的策略，以減輕這些相互矛盾的因素，最終成功開發(fā)出具有高離子電導(dǎo)率的固體電解質(zhì)。該小組進(jìn)一步成功地展示了這一策略，創(chuàng)建了一種基于鋯的鋰金屬氯化物固態(tài)電池，這種電池比采用稀土金屬的電池便宜得多。這是首次證明金屬離子排列對材料離子電導(dǎo)率的重要性。

這項研究揭示了金屬離子分布在氯化物固體電解質(zhì)離子電導(dǎo)率中的作用（經(jīng)常被忽視）。預(yù)計IBS中心的研究將為各種氯化物固體電解質(zhì)的開發(fā)鋪平道路，并進(jìn)一步推動固態(tài)電池的商業(yè)化，有望提高儲能的經(jīng)濟性和安全性。

通訊作者Kang Kisuk表示：“這種新發(fā)現(xiàn)的氯化物基固體電解質(zhì)有望超越傳統(tǒng)硫化物和氧化物基固體電解質(zhì)的局限性，使我們距離固態(tài)電池的廣泛采用又近了一步?！?/p>