使用成本低廉的铁基卤化物作为正极材料

本网编辑 2025-07-30

2025年 7月7日，宁波东方理工大学团队联合美国马里兰大学、加拿大西安大略大学，开发了一种低成本铁基卤化物材料，将正极活性材料、电解质和导电剂的功能集于一身，并展现出电极层面的“自修复”能力。

2025年 7月7日，宁波东方理工大学团队联合美国马里兰大学、加拿大西安大略大学，开发了一种低成本铁基卤化物材料，将正极活性材料、电解质和导电剂的功能集于一身，并展现出电极层面的“自修复”能力。相关研究论文发表于国际期刊《自然》。

传统固态电池的正极通常是一个复杂的复合体，不仅包含负责储能的活性材料，还掺杂了大量不储存能量的惰性辅助成分，如固体电解质和导电碳。这些惰性材料对电池内部的离子和电子传输至关重要，但也带来了很大弊端，如能量密度与成本的双重损耗等。如何设计出一种固—固界面接触良好、离子/电子传输快、非活性成分极少的固态正极，是全固态电池领域面临的挑战。破解这一难题，将是全固态电池迈向商业化的关键一步。

在此前的研究中，科学家曾提出“一体化正极”概念，即用一种材料同时扮演活性材料、电解质和导电剂三种角色。但此前发现的候选材料因成本高或性能不佳，未能满足实际应用需求。

团队及其合作者提出使用成本低廉的铁基卤化物作为正极材料，通过结构调控使其同时具有锂离子和电子混合导电能力，以及稳定的Fe2+/Fe3+氧化还原电对，实现一体化电极设计。在充电过程中，材料会从坚硬的脆性状态转变为柔韧的延展状态。这种动态的脆韧转变能够主动修复循环中产生的微观裂纹和空隙，为固态电极赋予了自我愈合的能力，助力其实现超长循环寿命。

实验数据显示，在不含任何额外导电剂和固体电解质的情况下，该电极在5C的高倍率下循环3000次后，容量保持率约为90%。除了超长寿命，该材料的能量密度也很出色。

这种一体化卤化物材料不仅简化了电池制造工艺，而且提供了一种可持续且经济高效的解决方案，有望加速全固态电池从实验室走向大规模工业化应用。

本文内容来源于新能源技术与装备，责任编辑：胡静，审核人：李峥