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中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的馬騁教授開發(fā)了一種新型硫化物固態(tài)電解質(zhì)。這種固態(tài)電解質(zhì)在展示硫化物固態(tài)電解質(zhì)固有優(yōu)勢的同時，實現(xiàn)了其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)所無法達(dá)到的極其低廉、適合商業(yè)化的成本。該成果以“A Cost-Effective Sulfide Solid Electrolyte Li7P3S7.5O3.5 with Low Density and Excellent Anode Compatibility”為題發(fā)表在國際學(xué)術(shù)期刊Angewandte Chemie International Edition上。

全固態(tài)電池有望克服目前商業(yè)化鋰離子電池在續(xù)航、安全性上難以兼顧的瓶頸，從而突破目前電池技術(shù)的玻璃天花板。成功實現(xiàn)全固態(tài)電池商業(yè)化的關(guān)鍵，在于找到合適的固態(tài)電解質(zhì)。在氧化物、硫化物、鹵化物這三類固態(tài)電解質(zhì)中，硫化物是唯一同時具備良好負(fù)極相容性（從而能適配金屬鋰、硅等高能量密度負(fù)極）和極低密度（從而有利于降低電池重量、提升電池能量密度）的固態(tài)電解質(zhì)；在世界范圍內(nèi)，日本豐田、韓國三星等知名企業(yè)，都在過去的十幾年間對硫化物固態(tài)電解質(zhì)進(jìn)行了大量的研發(fā)投入。但是，此類材料的成本普遍高于195美元每公斤，遠(yuǎn)高于實現(xiàn)商業(yè)化所需要的50美元每公斤；如果這一問題得不到解決，那么由硫化物構(gòu)成的全固態(tài)電池即便實現(xiàn)了量產(chǎn)、裝車，也無法為市場所接受。

硫化物固態(tài)電解質(zhì)成本居高不下的根源，在于它們的合成需要使用大量昂貴的硫化鋰（不低于650美元每公斤）。在多年的探索中，研究者曾嘗試了各種降低硫化鋰成本的方法，但發(fā)現(xiàn)實現(xiàn)這一目標(biāo)極為困難。而在此次的研究中，馬騁教授采取了完全不同的策略：他不再致力于降低硫化鋰的成本，而是開發(fā)了一種不以硫化鋰作為原料的硫化物固態(tài)電解質(zhì)——氧硫化磷鋰。這種固態(tài)電解質(zhì)可以水合氫氧化鋰和硫化磷作為原材料合成。由于這兩種物質(zhì)均成本低廉，氧硫化磷鋰的原材料成本僅14.42美元每公斤，不到其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)的8%，也遠(yuǎn)低于50美元每公斤這一商業(yè)化的要求，具有很強的成本競爭力。

圖：氧硫化磷鋰和其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)的原材料成本比較

同時，氧硫化磷鋰也很好的繼承了使硫化物固態(tài)電解質(zhì)區(qū)別于氧化物、鹵化物固態(tài)電解質(zhì)的獨特優(yōu)勢：它同時具備極低的密度和良好的負(fù)極相容性。氧硫化磷鋰的密度僅1.7克每立方厘米，和其它硫化物固態(tài)電解質(zhì)相近，并且低于鹵化物（約2.5克每立方厘米）和氧化物固態(tài)電解質(zhì)（大都高于5克每立方厘米）。與此同時，氧硫化磷鋰和鋰金屬、硅這兩種高能量密度負(fù)極都展示了良好的相容性；它和鋰金屬組成的對稱電池能實現(xiàn)4200小時以上的室溫穩(wěn)定循環(huán)，而它和硅負(fù)極、高鎳三元正極組成的全固態(tài)軟包電池，在60攝氏度下循環(huán)200次后，仍具有89.29%的容量保持率。

審稿人認(rèn)為氧硫化磷鋰固態(tài)電解質(zhì)“同時具備低密度、良好的負(fù)極兼容性、以及強勁的成本競爭力”，由氧硫化磷鋰組成的全固態(tài)電池具有“出色的循環(huán)性能”，它的發(fā)現(xiàn)對全固態(tài)電池的實際應(yīng)用具有重要的推動作用。

相關(guān)論文信息：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.202407892

（新聞來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué) 化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院、科研部）

H.E.L致力于工藝篩選優(yōu)化、反應(yīng)量熱和絕熱加速量熱

在反應(yīng)過程安全和反應(yīng)放大中的解決方案

過程安全與反應(yīng)風(fēng)險｜電池絕熱量熱儀

化學(xué)合成與高壓催化｜生物反應(yīng)器系統(tǒng)

　　HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌

　　反應(yīng)量熱儀是測量化學(xué)反應(yīng)過程中熱量變化的專業(yè)儀器。主要用于科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)。當(dāng)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時，系統(tǒng)中的物質(zhì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)換，這種能量通常以熱的形式釋放或吸收。反應(yīng)量熱儀可以準(zhǔn)確測量和記錄這種熱量變化，從而提供有關(guān)反應(yīng)熱力學(xué)性質(zhì)的重要信息，如反應(yīng)熱、活化能、反應(yīng)速率等。

　　反應(yīng)量熱儀的工作原理是基于熱平衡原理。它通過精確控制和監(jiān)測反應(yīng)體系與環(huán)境之間的能量交換來計算反應(yīng)的熱效應(yīng)。根據(jù)不同的應(yīng)用要求和設(shè)計特點，反應(yīng)熱量計可分為多種類型，如等溫RC、絕熱RC、加速RC、微量熱計等。

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　　電池量熱儀

　　用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器電池量熱儀是一種用于工程與技術(shù)科學(xué)基礎(chǔ)學(xué)科、能源科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的電子測量儀器

新能源電池、新能源汽車公司、檢測中心、材料供應(yīng)商、科研單位已經(jīng)成為HEL的加速絕熱量熱儀ARC的客戶,HEL電池產(chǎn)品線現(xiàn)在是當(dāng)之無愧的第yi品牌。

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　　國家級別的檢測中心如廈門質(zhì)檢、上海機動車檢測中心、招商局機動車檢測中心、中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國北方車輛研究所、湖南機動車檢測技術(shù)有限公司等

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　　化工安全領(lǐng)域已經(jīng)成為HEL的客戶：中國安全生產(chǎn)科學(xué)研究院、浙江化安安全技術(shù)研究院有限公司、中化集團(tuán)、中石油、沈陽化工研究院、山東京博石油化工有限公司、海洋化工研究院、中寧化集團(tuán)、北京石油化工學(xué)院、青島安全工程研究院、山西煤炭化學(xué)研究所等

　　高?？蒲性核呵迦A大學(xué)、浙江大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、天津大學(xué)、山東大學(xué)、青島科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京航天試驗技術(shù)研究所、北京工業(yè)大學(xué)、廈門大學(xué)、中科院大連化學(xué)物理研究所、中國工程物理研究院、江漢大學(xué)等

　　H.E.L——Hazard Evaluation Laboratories成立于1987年，總部設(shè)在倫敦，在中國、美國、德國、意大利、印度擁有分公司。全資的赫伊爾商貿(mào)（北京）有限公司于2020年在北京設(shè)立。

　　關(guān)于綠綿科技

　　2001年成立的北京綠綿科技有限公司(簡稱：綠綿科技)以體現(xiàn)客戶服務(wù)價值為宗旨，以專業(yè)精神和技能為廣大實驗室分析工作者提供樣品前處理、樣品制備及分析、實驗數(shù)據(jù)精確分析和管理的全面解決方案，致力于協(xié)助客戶提高分析檢測的效率和水平。

　　主要代理產(chǎn)品：GC/MS/MS,LC/MS/MS新機租賃業(yè)務(wù)/LUMTECH循環(huán)制備液相/靜音型雙頻超聲清洗/Knauer研發(fā)，中試和生產(chǎn)脂質(zhì)納米顆粒（LNP)碰撞噴射混合器系統(tǒng)/冰點滲透壓儀、液相/超高壓液相色譜儀、在線SPE液相色譜儀/法國F-DGSi氮氣，超高純氫氣氣體發(fā)生器，液氮發(fā)生器/Cytiva生命科學(xué)設(shè)備/LabOS實驗室運營系統(tǒng)/MassWorks準(zhǔn)確質(zhì)量數(shù)測定及分子式識別系統(tǒng)/MsMetrix氣質(zhì)香精香料分析軟件/Sin-QuEChERS農(nóng)殘凈化柱/制藥企業(yè)質(zhì)量回顧性報告系統(tǒng)（QRS)/英國赫伊爾生物反應(yīng)器，電池絕熱量熱、催化劑合成。