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中国卤化物固态电解质行业分析
2024-01-15 来源: 文字:[    ]

卤化物固态电解质具有离子电导率高、高温下稳定、可变形性良好、电化学窗口宽等潜在优势,有望实现锂离子的快速传输。卤化物固态电解质可以组装金属碘电池、溴基液流电池、Zn-Cl2液流电池等各种电池,在电化学储能领域应用前景广阔。卤化物固态电解质是指具有卤素阴离子框架的离子导体。

卤化物固态电解质化学通式为LiaMXb,M为金属元素,X为卤素元素,Li元素主要来源于Li的氧化物、碳酸物、氯化物、氢氧化物等。卤化物固态电解质结构分为橄榄石结构、尖晶石结构、三方晶系结构、正交晶系结构及单斜晶系结构等,金属离子半径、离子排列方式决定着其结构。目前LiaMX4、LiaMX6、LiaMX8是常见的在研卤化物固态电解质。

卤化物固态电解质研究时间较长,但相比于其他类型固态电解质,其研究进展缓慢,新一轮卤化物固态电解质研究浪潮起于2018年,即Asano等人发现Li3YCl6、Li3YBr6之后。目前卤化物固态电解质研究正不断深入,其离子电导率、潮湿环境稳定性、正极材料兼容性等性能将进一步改善。

固态电池是新一代高性能电池,具有安全性好、能量密度高、循环寿命长等优势,近年来,美国、日本、中国等国家都在大力发展固态电池产业,相关企业有Quantum Scape、丰田、LG、德尔股份、宁波锋锂、宁德时代等。

固态电解质是固态电池的核心和难点技术,传统固态电解质有氧化物固态电解质、硫化物固态电解质、聚合物固态电解质,氧化物固态电解质烧结温度高、机械加工性差,硫化物固态电解质电化学窗口较窄。卤化物固态电解质被认为是第四种固态电解质体系,在成本、加工性、环保性、电导率等方面具有一定优势,未来应用潜力广阔。

卤化物固态电解质合成方法包括湿化学法、固相合成法、液相合成法、气相沉积法等,其中固相合成法是卤化物固态电解质常见合成方法,主要分为球磨法、高温退火法两种。

目前全球卤化物固态电解质市场处于起步阶段,我国卤化物固态电解质相关研究机构和企业有中科院上硅所、中国科大、国联研究院、河北雄安稀土、有研工研院等。河北雄安稀土为有研稀土子公司,目前其已开发出多款Y基、Yb基高性能稀土卤化物固态电解质材料。

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