近日，上海空间电源研究所（航天八院811所）首篇以第一作者和第一通讯单位发表在国际顶级期刊《Science Advances》的论文正式刊出（DOI: 10.1126/sciadv.abj7698）。
标志着811所在氧化物系固态电解质材料领域领先国际先进水平。这也是航天八院首篇以第一作者和第一通讯单位发表的Science子刊论文。
锂电池是发展我国储能行业、实现“碳达峰”、“碳中和”的重要支撑。而固态锂电池则是下一代高比能量密度、高安全的电池，其中固态电解质材料是最为核心的材料之一。目前我国固态电解质材料发展主要以石榴石型材料锂镧锆氧、NASICON型材料磷酸钛铝锂为代表的氧化物固态电解质体系为主。但是锂镧锆氧材料的缺点是对空气不稳定，并含有稀土元素镧，存在资源和成本、生产操作性差的问题。磷酸钛铝锂因为含有变价元素钛，所以电化学性能不稳定，电池内部需要采用隔离层等措施。所以，固态锂电池产业缺少一个综合性能优异的固态电解质材料。
为此，811所国家重点实验室固态锂电池研发团队历经数年潜心研究，发明了一种新型固态电解质材料锂锆硅磷氧（Li3Zr2Si2PO12），填补了该领域空白。该材料的制备使用骨架保持的钠/锂离子交换方法，把钠离子固态电解质前驱体置换成锂离子固态电解质，合成方法巧妙新颖。新型固态电解质材料本征室温离子电导率高于现有的所有氧化物体系；空气稳定性好，电化学性能稳定，不含稀土或稀有元素，低成本，是一个综合性能优异的固态电解质材料。
在研制成果的基础上，811所研制团队联合上海硅酸盐研究所、南京大学、电子科技大学，以“Enhancing ionic conductivity in solid electrolyte byrelocating diffusion ions to under-coordination sites”为题，详细解析了新型固态电解质材料锂锆硅磷氧的形成过程和精细结构，以及高离子电导率，空气、电化学稳定性机理，从实验和理论两个方面对该材料的性能进行了深入的研究。
该材料的成功发明得到业界多位专家、多家企业的高度评价。在支撑该研究的上海市科委高新技术领域项目的验收会上，评审专家给予了高度评价：“该项目发明了新型固态电解质材料达到NASICON型固态电解质体系的国际领先水平。”早在该项研究发明初期，中国科学院物理研究所研究员、科技部先进能源领域储能方向主题专家李泓曾在第15届全国固态电池讨论会上称该材料是“源于中国发明的第一个固态电池材料，支撑我国固态电池发展的重要成果”，并在后续多个国内外学会上作为我国固态电池研究领域的重大进展介绍了该项研究。
随着我国多家固态锂电池龙头企业开始规模化布局生产固态锂电池，固态电解质材料的需求将不断上升，市场规模不断扩大。811所研发的锂锆硅磷氧材料作为一款高性能、低成本的固态电解质材料，具有强有力的市场竞争力。
在后续研究中，811所研发团队将针对不同应用场景开展产品化研究。形成新型固态电解质纳米粉体产品及新型固态电解质复合薄膜产品，为固态锂电池产品提供高性能固态电解质材料支撑。
