加拿大滑铁卢大学开发出一种新型固态电解质

鉴于高安全性和更高的能量密度，全固态锂离子电池越来越引起科学家们的兴趣。加拿大滑铁卢大学(University of Waterloo)的研究人员发现了一种各方面性能都优越的新型固体电解质。这种电解质由锂、钪、铟和氯组成，对锂离子的传导性很好，但对电子的传导性很差。这种组合对于制造高性能全固态电池(经过4 V以上100次循环或中压数千次循环保持容量基本不变)至关重要。电解质中的氯化物对于维持4 V以上的稳定操作是关键，也表明与目前的锂离子电池主流的正极材料很匹配。

离子传导性的关键在于电极材料网状结构中一种被称作尖晶石的化合物。研究人员必须对两种相互矛盾的需求加以平衡——尖晶石拥有尽可能多的离子负载能力，同时也要留有让离子通过的空间。根据教授Linda Nazar的解释，理想的情况为：尖晶石结构中一半的位置被锂占据，而另一半空置。但这实现起来很困难。除了具有良好的锂离子传导性外，还需要确保电子不会轻易地通过电解质，从而触发高压分解，这也是这种固体电解质的另一个优势。目前尚不清楚为什么这种电解质的电子传导性低于许多之前的报道，但这一现象有利于在正极材料与固态电解质之间形成清晰的界面，这也是不论正极活性物质负载量多少，电池性能也能保持稳定的主要原因。

[靳爱民摘译自ScienceDaily，2022-02-14]