科技日报记者 夏凡
记者10月10日获悉，宁波东方理工大学讲席教授孙学良联合加拿大西安大略大学、美国马里兰大学等团队，创制了新型超高离子电导率的卤化物电解质，并首次解析了锂离子三维连续四面体传输路径，实现了超低温环境下全固态电池的常循环稳定运行。相关研究成果发表在国际期刊《科学》上。
作为全固态电池的核心材料之一，固态电解质材料是目前研究的一大热点。相较于硫化物存在界面问题、制造额外正极材料包覆层用于全固态电池的工艺复杂性等，卤化物成为近年来新的关注方向。然而，无定形的含氧卤化物由于结构不明晰、难以通过实验手段解析锂离子传导机制，成为进一步开发高离子电导率卤化物电解质的关键难题。
为了研发出理想的卤化物固态电解质材料，研究团队创新地提出混合阴离子结构设计策略，并通过共熔法，制备出高度结晶的含氧卤化物Li3Ta3O4Cl10。“锂离子从四面体到四面体传导是传输能垒最低的方式之一，但该现象一直以来只片面地存在于硫化物电解质中。”团队成员、加拿大西安大略大学博士后赵斐鹏说，“锂离子在该含氧卤化物中实现了从四面体到四面体三维连续传输路径，刷新了卤化物基固态电解质的室温离子电导率纪录，达到13.7毫西门子每厘米。”
研究表明，基于此构建的全固态电池，在室温条件下实现了3C高倍率充放电超过4000圈的稳定循环。更为突出的是，在零下50摄氏度的极端低温环境下，电池在0.1C电流密度下仍可稳定循环超过2000圈，展现出色的低温循环稳定性和可靠性。
据了解，该研究为制备超稳定全固态电池提供了新的技术路径，有望加速全固态电池从实验室走向实际应用。
（受访者供图）
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