中国科学院青岛能源所科学家取得全固态锂电池研究新突破

近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所固态能源系统技术中心的研究团队取得了重大突破。他们设计了一种全新的均质化正极材料——Li1.75Ti2(Ge0.25P0.75S3.8Se0.2)3，该材料显著提升了全固态锂电池的性能。这一成果已经在国际学术期刊《自然 — 能源》上发表。

全固态锂电池传统的复合电极存在多种界面问题，这些问题会导致电池能量密度和使用寿命的严重恶化。针对这些难题，研究团队通过深入研究，开发出这种具有超高离子电导率（0.2 mS cm−1）、电子电导率（225 mS cm−1）和放电比容量（250 mA h g−1）的均质化正极材料。

与传统材料相比，这种新型正极材料具有显著的优势。它不仅具有高电导率和高能量密度，而且解决了复合正极的多种界面问题，从而实现了全固态锂电池的高能量密度和长循环寿命。这一突破有望推动电子设备的小型化和长续航梦想的实现。

更值得一提的是，该材料的离子和电子电导率比传统层状氧化物正极材料高出1000倍以上，其比容量也超过了目前的高镍正极材料。在充放电过程中，该材料仅发生1.2%的体积形变，远低于传统层状氧化物正极材料的50%。这一特性确保了电池在充放电过程中的结构稳定性。

以这种材料为基础的全固态锂电池在循环5000次后，仍能保持初始容量的80%，其能量密度高达390 Wh/kg，是目前所报道的长循环全固态锂电池的1.3倍。这一成果对开发高能量密度、长使用寿命的储能设备具有重要意义，为新能源汽车、储能电网、深海深空装备等提供了安全、耐久的动力源。

这项研究的成功不仅解决了全固态锂电池长期以来面临的技术难题，而且为新型储能体系的开发提供了宝贵的经验和启示。