7月2日，记者从中国科学技术大学获悉，马骋教授团队在《美国化学会志》发表研究成果，在不可燃的锆基氧氯化物固态电解质中实现了良好的金属锂相容性，从而使全固态电池可以不再依赖易燃且昂贵的硫化物固态电解质。这一成果将全固态电池中固态电解质的成本降低到22.73美元每度电，不到传统硫化物路线的十二分之一。

一道绕不开的材料选择题

全固态电池被业界视为下一代动力电池的“终极形态”，但真正走向产业化，必须跨越固态电解质的成本与技术鸿沟。

当前最受关注的硫化物路线性能突出，离子传输能力强，能够支撑较高能量密度。然而，一旦进入产业化讨论，成本、安全和专利问题就会同时浮出水面。硫化锂原材料高昂的成本，使电池造价难以向下兼容商业需求；硫化物固态电解质本身易燃；更为严峻的是，该路线的核心专利早已被海外企业布局。

想要从根本上重构成本逻辑，就不能只在原有体系里修修补补，必须重新审视底层材料选择。

“比如一幅油画，如果从一开始就规定必须用极其昂贵的金箔作颜料，那么后面的画工再精进，也很难把整幅画的成本真正降下来。”马骋向团队反复强调，如果底层材料天然昂贵，或者绕不开关键专利授权，实验室数据再漂亮，也很难转化为真正可用、可买、可规模化的产业方案。

拒稿信与“冷板凳”

面对传统固态电解质成本高昂以及核心专利缺乏自主性这两大难题，马骋团队果断放弃研究主流材料体系，而是尝试使用价格低廉、已大规模生产的原材料构筑全新的固态电解质。2021年，团队开发并报道了锆基氧氯化物——一类不依赖昂贵原材料、不含稀有元素、不易燃的新型固态电解质。

在当时，这个选择并不讨巧。

2021年，团队提交的第一篇学术论文被某国际顶刊直接拒稿。马骋记得，编辑的反馈非常直接——成本问题不重要。而这绝不是团队在过去几年中的唯一一次经历。实际上，在很长一段时间里，全固态电池的研究更关注离子电导率、结构稳定性和界面机理，而成本则通常不被认为是基础研究需要解决的问题。

“可是固态电解质的原材料成本问题，归根到底是如何在仅使用高地壳丰度的元素和低成本前驱体的前提下构筑高性能物质，因此这就是研究物质和材料科学的人应该解决的问题，并且它很难通过工程的手段来缓解。”马骋坚持认为，电池领域的材料科学研究不应对实际应用中的难题视而不见。

“我们做科研是为了推动行业进步，发表论文只是对这个过程中的一些重要进展顺便的进行报道。”马骋强调。接下来的五年里，这支团队主动坐上了“冷板凳”。他们在维持锆基氧氯化物固态电解质成本优势的前提下，聚焦其在离子电导率、力学性能等方面的不足，一个问题接着一个问题地补。

破局“负极兼容性”关键难题

五年攻关下来，团队终于不得不面对这条路上极其艰难的一关：负极兼容性。

锆基氧氯化物虽具成本与安全优势，但它有一个关键短板——和金属锂负极不兼容。金属锂还原性很强，一旦与锆基氧氯化物直接接触，就可能把材料中的锆离子还原，生成能传电子的金属。固态电解质原本应该像一条只让锂离子通行的路，一旦界面产物也能传电子，锂金属中的电子就会持续向电解质内部迁移，使还原反应不断发生，直到固态电解质或负极被消耗殆尽。

此前，一个常见办法是在锆基氧氯化物和金属锂之间再加一层能兼容负极的硫化物固态电解质作隔离。这种办法能让电池跑起来，却没有真正解决问题：硫化物仍在电池里，成本降不下来，双层电解质还会大幅牺牲能量密度。

真正卡住研究人员的，是一个看似矛盾的问题：既然锆基氧氯化物被金属锂还原后所产生的界面相不可避免的会含有电子导体，那么如何保证这种含有电子导体的界面相能阻断电子传输？

马骋团队在狭缝中找到了一条出路，将目光投向了界面相中反应产物的体积分数调控：只要界面相中的电子导体体积足够小，以至于不得不被大量绝缘产物隔开，彼此连不成路，电子就无法穿过界面继续向前。

基于这个思路，团队没有沿用常见的金属阳离子改性方法，而是引入了非金属阳离子。它们被金属锂还原后，只能生成电子绝缘的非金属化合物，而不是容易导电的金属，从而大幅提升了界面相中电子绝缘产物的体积，最终使电子导体被分隔成一个个孤立的小岛，无法形成连续的电子传输通道。

这一机制的有效性已得到电化学性能的直接验证。测试数据显示，由这一方案构筑的固态电解质，在锂对称电池中实现了5000小时的稳定循环。

搭配9系高镍三元正极后，使用金属锂负极的电池在80%容量保持率下循环170次；换用锂硅合金负极后，循环次数达到1312次。

由于彻底摆脱了对昂贵的硫化物固态电解质的依赖，锆基氧氯化物全固态电池中固态电解质的成本仅22.73美元每度电，而硫化物全固态电池中固态电解质的成本则高达280.47美元每度电，两者相差超过12倍。

走自己的路

过去，全固态电池越想接近高能量密度，越容易绕回硫化物；而硫化物越接近产业化，成本、安全和核心专利壁垒就越难回避。马骋团队这次做的，是把问题往前推到材料源头：如果一条路从原材料到专利布局都限制重重，为什么不能重新选择一种底层材料？

“鼓起勇气、克服自己的疑虑，去聚焦一条少有人走过的路，可能是我们这几年所克服的所有挑战中最艰巨的那一个。”马骋坦言。但是，用扎实的研究和数据去说服别人相信自己，本来就是科研工作者应该具备的韧性。

面对外界关于“何时能装车量产”的热切期待，马骋表现得相当务实。

“实验室的进展不代表产业化的成功。一项技术是否能产业化，除了成本问题，还要经过是否可大规模制备、是否能保证良率等一系列工程上的验证。目前要判断这项技术是否能产业化，还为时尚早。”马骋对产业化的态度极其冷静。他认为对于新技术既要抱有开放的态度，又不能在进行系统的验证之前过早的对其产业化可行性下结论。锆基氧氯化物相关成果更重要的意义，在于它为全固态电池的发展指出了一条性能不妥协、成本有优势、专利能自主的路。

在下一代动力电池这场关乎全球汽车工业话语权的竞逐中，中国科技工作者正用事实给出回答：在通往未来的赛道上，我们不仅拥有领跑世界的宏大产业规模，更具备了深入微观底层重构材料路线的科学底气。

在全球核心技术的竞逐中，这条路，或许漫长，但已然破局。