北京大学等研发实现零下60度充放电循环的全固态电池

1月2日，北京大学深圳研究生院邹如强、高磊研究团队与南方科技大学朱金龙、韩松柏研究团队合作在“Nature Communication”发文，成功研发了一种新型的非晶固态电解质材料，并以此为基础设计出了面向极寒环境的全固态电池。

锂离子电池因其高能量密度和长循环寿命优势，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和储能系统。然而，在低温环境下，传统锂离子电池的容量和功率输出显著降低，充电过程中还可能形成锂枝晶，增加安全风险。基于此，研究团队研发了新型非晶固态电解质材料xLi₃N-TaCl₅(1≤3x≤2)，且发现当3x = 1.25时，L_1.25NTCl非晶电解质可在25℃下实现5.91 mS cm^-1的高离子电导率，从而确保电池内部和正极/电解质界面的高效离子传导。基于此，团队采用LiCoO₂(LCO)正极、非晶L_1.25NTCl电解质、硫化物Li₁₀GeP₂S₁₂(LGPS)界面层与Li-In负极构建了面向低温环境的全固态电池。该电池在零下10℃、零下30℃、零下40℃下分别展现出183.19、164.8和143.78 mAh g^-1的高放电容量，并在零下30℃与18 mA g^-1电流密度下经过100次循环后，仍能保持137.6 mAh g^‒1的容量（容量保持率为83.50%）。值得注意的是，该电池在零下60℃下的充放电循环可持续超过200小时，显示了其在极端寒冷条件下的潜在应用前景。未来，研究团队将在制备工艺的可控性、批量化制造及成本控制等方面发力，进一步推动这种技术的商业化应用。