宁波东方理工大学讲席教授孙学良院士、该校物质与能源研究院助理教授王长虹团队与合作者首次开发出一种低成本，具有高离子电导率、异步活性的氧卤化物固态电解质。近日，相关研究成果发表于《先进材料》。

卤化物电解质因室温离子电导率高、抗氧化性强而备受关注，但这类电解质依赖钽、钆等稀贵金属，不仅成本高昂，而且在复合正极中电化学惰性较强。

为降低成本，研究转向含锆、铝、铁等丰富元素的卤化物体系，虽能将材料成本降至50美元/千克以下，但电导率通常仅约1 mS/cm，且需在正极中大量添加，对电池能量密度并不“友好”。近年提出的氧化还原活性卤化物电解质，虽然兼具导锂和储能功能，但现有体系仍面临电导率不足或金属原料昂贵的问题。

研究展示了一种具有2.55 mS/cm高离子电导率和163 mAh/g可逆容量的新型高效活性氧卤化物固态电解质。与六氯锆酸锂相比，LiZrFeOCl-1604氧卤化物固态电解质的材料成本降低了15.3%，离子电导率提高了5.8倍，活化能降低了12.1%。此外，在LiZrFeOCl-1604氧卤化物固态电解质中嵌入铁的氧化还原化学特性，可实现163 mAh/g的显著可逆容量。

研究发现，异步活性能够提升复合正极能量密度。合成的活性氧卤化物固态电解质在磷酸铁锂电压范围内作为锂离子导电体，同时在该电压范围外提供额外的可逆氧化还原容量。因此，该复合电极具有321.6mAh/g的高放电容量、982.1Wh/kg的能量密度，以及在1C充放电倍率下超过800次循环的出色循环稳定性，性能远超电化学惰性的六氯锆酸锂及其他活性卤化物固态电解质。

研究还提出一种新型活性卤氧化物固态电解质的合成思路。团队结合廉价的氧化铁金属氧化物前驱体与非化学计量合成路线，采用一步机械球磨法成功制备出非晶态氧卤化物固态电解质，为此前报道的六氯锆酸锂非晶化方法提供了一种极具成本效益的替代方案。(文章来源自：中国科学报）