廉价柔性卤氧电解质破局全固态电池商业化难题  中科大2026年初新研究登《自然·通讯》【SMM分析】

来源:SMM

【SMM分析:廉价柔性卤氧电解质破局全固态电池商业化难题  中科大2026年初新研究登《自然·通讯》】2026年01月08日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》在线发表突破性研究,开发出新型无机固态电解质“锂锆铝氯氧”。该材料将全固态电池循环所需压力从数百大气压降至可商用的5MPa,同时成本不到主流方案的5%,为下一代高安全、高能量密度电池的商业化扫除了核心障碍。

SMM01月26日讯:

要点:2026年01月08日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》在线发表突破性研究,开发出新型无机固态电解质“锂锆铝氯氧”。该材料将全固态电池循环所需压力从数百大气压降至可商用的5MPa,同时成本不到主流方案的5%,为下一代高安全、高能量密度电池的商业化扫除了核心障碍。

阿喀琉斯之踵(Achilles' Heel)

摘要:2026年1月8日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》在线发表突破性研究,开发出新型无机固态电解质“锂锆铝氯氧”。该材料将全固态电池循环所需压力从数百大气压降至可商用的5MPa,同时成本不到主流方案的5%,为下一代高安全、高能量密度电池的商业化扫除了核心障碍。

一、来龙去脉:全固态电池的“阿喀琉斯之踵”(Achilles' Heel)
全固态锂电池被视为下一代储能技术的核心方向,其根本优势在于用固态电解质取代当前商用锂离子电池中易燃易泄漏的液态电解液。这有望从根源上杜绝电池热失控风险,并兼容金属锂负极等高能量密度材料,从而突破现有电池的能量密度天花板。
然而,从实验室走向量产的道路上,一道物理难题始终横亘在前:固-固界面接触问题。液态电解液可以自由流动浸润电极,但固态电解质和电极都是固体。在充放电过程中,电极材料会发生体积膨胀与收缩(如硅负极膨胀率可达300%),极易导致固-固界面产生间隙、分离甚至破裂,离子传输通道中断,电池性能迅速衰减。
为维持接触,主流方案是施加巨大的外部压力(通常需几十至上百MPa,相当于数百至上千个大气压)。这导致电池需要复杂的机械封装系统,成本高昂、体积笨重,且存在安全隐患,完全不具备商业化可行性。
全球科学家一直在寻找一种“理想”固态电解质:它需像“硬汉”一样具备高离子电导率;又需像“橡皮泥”一样柔软可变形以在低压下维持界面接触;同时还得是“经济适用男”——成本低廉、适合规模化生产。此前主流选项如硫化物电解质(离子电导率高但硬而脆,且原料昂贵)、氧化物电解质(更硬)、聚合物电解质(易变形但离子电导率低)均难以同时满足这些矛盾需求。
二、2026年初的突破:中科大的“刚柔并济”之道
2026年1月8日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》Nature Communications上发表的论文,带来了破局希望。团队设计并合成了一种新型卤氧化物固态电解质——锂锆铝氯氧(Li₂Zr₁ₓAlₓCl₆₋ₓOₓ)。
锂锆铝氯氧在分子结构层面实现了“刚柔并济”的独特性质:
极致的“柔”(优异的力学性能):
低杨氏模量与低硬度:数据显示,其杨氏模量不到主流硫化物/氧化物电解质的25%,硬度不到10%。这意味着它非常“柔软”,在同等压力下能发生更大形变,像一层有弹性的“固体胶”,紧密贴合体积变化的电极表面,无需巨大外力即可维持良好接触。
内在的“刚”(适合量产的无机物本质与高离子电导率):
保持无机粉末形态:尽管柔软,它仍是无机粉末,完美适配现有锂电池产业的干法电极制备工艺(一种无溶剂、更环保节能的规模化工艺)。在辊压环节,它不会像过软材料那样被挤出,保证了电极膜均匀性。
高离子电导率:论文报道其离子电导率表现优异,确保了电池具备快速充放电的能力。
颠覆性的低成本:
该电解质摒弃了硫化物体系必需的高纯硫化锂(价格昂贵,对空气极度敏感),其核心原料是常见的四4氯化锆。团队测算,其材料成本不到主流硫化物固态电解质的5%,这是实现商业化前景的决定性优势。
三、实验验证:从实验室奇观到工程产品
研究团队采用适配量产的干法工艺,制备了以该电解质、超高镍三元正极和金属锂负极的全固态软包电池,关键实验结果具有里程碑意义。
临界压力大幅降低:电池稳定循环所需的外部压力,从传统体系难以企及的几十或上百MPa,骤降至仅需5MPa。这一压力水平在常规电池封装技术中已可实现。
循环稳定性:在5MPa的实用化压力下,电池实现了数百次的稳定循环,证明了其界面在长期运行中的可靠性。
《自然·通讯》的审稿人评价这一成果“会对全固态电池做出重要贡献”,并特别指出其方法有望“把实验室研究延伸到大规模应用”。这一评价切中要害:
解决了核心工程难题:将全固态电池从依赖“液压机”的实验室奇观,拉回到了可用的工程产品范畴。
打通了商业化路径:低成本原料与适配干法工艺的特性,使其与现有锂电产业基础设施兼容,大幅降低了产业转化的门槛。
开辟了新方向:卤氧化物(氯氧)体系展示了在硫化物、氧化物、聚合物之外的第四条有巨大潜力的技术路线。
四、展望与挑战:商业化之路仍任重道远
尽管2026年初的这项突破解决了电解质侧的核心矛盾,但全固态电池的商业化之路仍需攻克后续挑战:
正负极材料适配:尤其是金属锂负极的枝晶生长问题,在固态体系中虽被抑制但需在更长循环中验证其根除效果。
大规模制造工艺:如何实现超薄、无缺陷的固态电解质层大规模连续生产,仍需工程上的精细创新。
全生命周期验证:数百次的循环是良好开端,但车规级应用通常要求数千次的循环寿命及在各种极端工况下的可靠性,这需要时间进行全面验证。
五、结语
中国科学技术大学马骋教授团队在2026年初发布的这项研究,如同在全固态电池商业化的“长征”中,找到了一条跨越“高压”鸿沟的坚实桥梁。它不仅在科学上证明了兼具高离子电导率、优异变形能力和低成本的无机固态电解质是可行的,更在工程和产业层面指明了极具吸引力的路径。这是中国在下一代电池关键材料创新中取得的重要进展,有望显著加速全球全固态锂电池从实验室走向市场的进程。

SMM预测:2028年全固态电池出货量13.5GWh,半固态电池出货量160GWh。

需求量:2030年全球锂离子电池2800GWh,2024-2030年CAGR电动车:11%,储能27%,消费电子10%。

 2025年全球固态电池的渗透率在0.1%左右,预计2030年全固态电池渗透率有望达到4%左右,2035年全球固态电池的渗透率或将逼近10%。

 

本文基于公开信息、公司公告及行业分析整理而成,旨在提供信息参考,不构成任何投资建议。固态电池技术仍在快速发展中,请读者以最新官方发布信息为准。

说明:对本文中提及细节有任何补充或关注固态电池的发展时,随时联系沟通,联系方式如下 :

电话021-20707860(或加微信13585549799)杨朝兴,谢谢!

                                       

SMM01月26日讯:

要点:2026年01月08日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》在线发表突破性研究,开发出新型无机固态电解质“锂锆铝氯氧”。该材料将全固态电池循环所需压力从数百大气压降至可商用的5MPa,同时成本不到主流方案的5%,为下一代高安全、高能量密度电池的商业化扫除了核心障碍。

阿喀琉斯之踵(Achilles' Heel)

摘要:2026年1月8日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》在线发表突破性研究,开发出新型无机固态电解质“锂锆铝氯氧”。该材料将全固态电池循环所需压力从数百大气压降至可商用的5MPa,同时成本不到主流方案的5%,为下一代高安全、高能量密度电池的商业化扫除了核心障碍。

一、来龙去脉:全固态电池的“阿喀琉斯之踵”(Achilles' Heel)
全固态锂电池被视为下一代储能技术的核心方向,其根本优势在于用固态电解质取代当前商用锂离子电池中易燃易泄漏的液态电解液。这有望从根源上杜绝电池热失控风险,并兼容金属锂负极等高能量密度材料,从而突破现有电池的能量密度天花板。
然而,从实验室走向量产的道路上,一道物理难题始终横亘在前:固-固界面接触问题。液态电解液可以自由流动浸润电极,但固态电解质和电极都是固体。在充放电过程中,电极材料会发生体积膨胀与收缩(如硅负极膨胀率可达300%),极易导致固-固界面产生间隙、分离甚至破裂,离子传输通道中断,电池性能迅速衰减。
为维持接触,主流方案是施加巨大的外部压力(通常需几十至上百MPa,相当于数百至上千个大气压)。这导致电池需要复杂的机械封装系统,成本高昂、体积笨重,且存在安全隐患,完全不具备商业化可行性。
全球科学家一直在寻找一种“理想”固态电解质:它需像“硬汉”一样具备高离子电导率;又需像“橡皮泥”一样柔软可变形以在低压下维持界面接触;同时还得是“经济适用男”——成本低廉、适合规模化生产。此前主流选项如硫化物电解质(离子电导率高但硬而脆,且原料昂贵)、氧化物电解质(更硬)、聚合物电解质(易变形但离子电导率低)均难以同时满足这些矛盾需求。
二、2026年初的突破:中科大的“刚柔并济”之道
2026年1月8日,中国科学技术大学马骋教授团队在《自然·通讯》Nature Communications上发表的论文,带来了破局希望。团队设计并合成了一种新型卤氧化物固态电解质——锂锆铝氯氧(Li₂Zr₁ₓAlₓCl₆₋ₓOₓ)。
锂锆铝氯氧在分子结构层面实现了“刚柔并济”的独特性质:
极致的“柔”(优异的力学性能):
低杨氏模量与低硬度:数据显示,其杨氏模量不到主流硫化物/氧化物电解质的25%,硬度不到10%。这意味着它非常“柔软”,在同等压力下能发生更大形变,像一层有弹性的“固体胶”,紧密贴合体积变化的电极表面,无需巨大外力即可维持良好接触。
内在的“刚”(适合量产的无机物本质与高离子电导率):
保持无机粉末形态:尽管柔软,它仍是无机粉末,完美适配现有锂电池产业的干法电极制备工艺(一种无溶剂、更环保节能的规模化工艺)。在辊压环节,它不会像过软材料那样被挤出,保证了电极膜均匀性。
高离子电导率:论文报道其离子电导率表现优异,确保了电池具备快速充放电的能力。
颠覆性的低成本:
该电解质摒弃了硫化物体系必需的高纯硫化锂(价格昂贵,对空气极度敏感),其核心原料是常见的四4氯化锆。团队测算,其材料成本不到主流硫化物固态电解质的5%,这是实现商业化前景的决定性优势。
三、实验验证:从实验室奇观到工程产品
研究团队采用适配量产的干法工艺,制备了以该电解质、超高镍三元正极和金属锂负极的全固态软包电池,关键实验结果具有里程碑意义。
临界压力大幅降低:电池稳定循环所需的外部压力,从传统体系难以企及的几十或上百MPa,骤降至仅需5MPa。这一压力水平在常规电池封装技术中已可实现。
循环稳定性:在5MPa的实用化压力下,电池实现了数百次的稳定循环,证明了其界面在长期运行中的可靠性。
《自然·通讯》的审稿人评价这一成果“会对全固态电池做出重要贡献”,并特别指出其方法有望“把实验室研究延伸到大规模应用”。这一评价切中要害:
解决了核心工程难题:将全固态电池从依赖“液压机”的实验室奇观,拉回到了可用的工程产品范畴。
打通了商业化路径:低成本原料与适配干法工艺的特性,使其与现有锂电产业基础设施兼容,大幅降低了产业转化的门槛。
开辟了新方向:卤氧化物(氯氧)体系展示了在硫化物、氧化物、聚合物之外的第四条有巨大潜力的技术路线。
四、展望与挑战:商业化之路仍任重道远
尽管2026年初的这项突破解决了电解质侧的核心矛盾,但全固态电池的商业化之路仍需攻克后续挑战:
正负极材料适配:尤其是金属锂负极的枝晶生长问题,在固态体系中虽被抑制但需在更长循环中验证其根除效果。
大规模制造工艺:如何实现超薄、无缺陷的固态电解质层大规模连续生产,仍需工程上的精细创新。
全生命周期验证:数百次的循环是良好开端,但车规级应用通常要求数千次的循环寿命及在各种极端工况下的可靠性,这需要时间进行全面验证。
五、结语
中国科学技术大学马骋教授团队在2026年初发布的这项研究,如同在全固态电池商业化的“长征”中,找到了一条跨越“高压”鸿沟的坚实桥梁。它不仅在科学上证明了兼具高离子电导率、优异变形能力和低成本的无机固态电解质是可行的,更在工程和产业层面指明了极具吸引力的路径。这是中国在下一代电池关键材料创新中取得的重要进展,有望显著加速全球全固态锂电池从实验室走向市场的进程。

SMM预测:2028年全固态电池出货量13.5GWh,半固态电池出货量160GWh。

需求量:2030年全球锂离子电池2800GWh,2024-2030年CAGR电动车:11%,储能27%,消费电子10%。

 2025年全球固态电池的渗透率在0.1%左右,预计2030年全固态电池渗透率有望达到4%左右,2035年全球固态电池的渗透率或将逼近10%。

 

本文基于公开信息、公司公告及行业分析整理而成,旨在提供信息参考,不构成任何投资建议。固态电池技术仍在快速发展中,请读者以最新官方发布信息为准。

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