馬騁教授：鋯基氧氯化物固態電解質最新研究進展

將鋰離子電池中易燃的有機液態電解質替換為不可燃的無機固態電解質之后而構筑的全固態電池，有望打破鋰離子電池安全性和能量密度不可兼得的瓶頸，但固態電解質過高的成本嚴重阻礙了全固態電池的商業化。

2021年，中國科學技術大學馬騁教授開發了鋯基氧氯化物固態電解質，首次達到了適合商業化的原材料成本。經過近年的研究，鋯基氧氯化物固態電解質在維持成本優勢的前提下，其各方面的性能都獲得了較大提升，展現出越來越強的競爭力。

2021年7月20日，馬騁教授團隊設計并合成了一種新型氯化物固態電解質—氯化鋯鋰（Li₂ZrCl₆）。這一材料成功將50微米厚度時的原材料成本降低至1.38美元/平方米，罕見的遠遠低于10美元/平方米這一確保全固態電池市場競爭力的閾值，而此前最廉價的氯化物固態電解質相對應的成本為23.05美元/平方米，遠遠超過這一閾值。除此之外，氯化鋯鋰在濕度高達5%（對應露點-15℃）時仍保持穩定，因此其合成和儲存對氣氛的要求并不苛刻，進一步降低了生產成本。該成果以“A cost-effective and humidity-tolerant chloride solidelectrolyte forlithium batteries”為題發表在國際著名學術期刊Nature Communications上。

2023年6月27日，馬騁教授團隊報道了一種新型固態電解質——氧氯化鋯鋰，它的綜合性能和目前最先進的硫化物、氯化物固態電解質相近，但成本不到后者的4%，很適合產業化應用。該成果以“A cost-effective, ionically conductive and compressible oxychloride solid-state electrolyte for stable all-solid-state lithium-based batteries”為題發表在國際著名學術期刊Nature Communications上。

2024年6月30日，中國科學技術大學馬騁教授開發了一種新型硫化物固態電解質。這種固態電解質在展示硫化物固態電解質固有優勢的同時，實現了其它硫化物固態電解質所無法達到的極其低廉、適合商業化的成本。該成果以“A Cost-Effective Sulfide Solid Electrolyte Li₇P₃S_7.5O_3.5 with Low Density and Excellent Anode Compatibility”為題發表在國際學術期刊Angewandte Chemie International Edition上。

2026年1月8日，馬騁教授團隊針對全固態電池在循環時因為需要維持良好界面接觸而過于依賴外部壓力、難以實際應用的問題提出了一種低成本的解決方案——一種新型氧氯化物固態電解質1.4Li₂O-0.75ZrCl₄-0.25AlCl₃（LZACO）。該成果以“Mechanically compliant and cost-effective 1.4Li₂O-0.75ZrCl₄-0.25AlCl₃ solid electrolyte for all-solid-state batteries with improved cycling stability”為題發表在國際著名學術期刊Nature Communications上。

中國粉體網將于2026年3月18日在安徽·合肥舉辦第二屆全固態電池技術交流大會。本次大會將繼續秉持產學研融合的宗旨，深度聚焦全固態電池的規模化量產路徑與干法電極的產業化應用。屆時，中國科學技術大學馬騁教授將作題為《兼具成本和性能優勢的鋯基氧氯化物固態電解質》的報告。馬騁教授將介紹團隊在鋯基氧氯化物固態電解質領域最新的研究進展。

專家簡介：馬騁，中國科學技術大學材料科學與工程系教授、博士生導師、中組部海外高層次人才引進計劃入選者。馬騁教授于2006年在清華大學（北京）獲得學士學位，2012年在美國愛荷華州立大學獲得博士學位，2012-2013年和2013-2016年分別在愛荷華州立大學和美國橡樹嶺國家實驗室進行博士后研究，2016年加入中國科學技術大學，任教授、博士生導師。馬騁教授長期聚焦全固態電池關鍵材料和器件的研究，是鋯基氧氯化物固態電解質的發現者；此類固態電解質克服了全固態電池電解質成本過高、難以商業化的瓶頸。馬騁教授近五年的主要成果以通訊作者發表在Nature Materials, Nature Chemistry, Nature Communications等國際高影響力期刊上；2024年，馬騁教授和梁文峰、王興興等一起被觀察者網選為全國29位年度科創人物之一。

信息來源：中國科學技術大學官網、中國科學技術大學先進技術研究院、能源學人

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