根據(jù)最新消息報道,鋰硫
電池即將商用,這無論是對于工業(yè)界還是學(xué)術(shù)界來說都非常的震驚!
鋰硫電池的理論能量密度高達(dá)2600Wh/kg,相當(dāng)于目前磷酸鐵鋰電池能量密度的18倍!鋰硫電池的成功商用,對于電動汽車行業(yè)來說,無異于是革命性的突破。
最先發(fā)布這個消息的是德國的一家電池研究機(jī)構(gòu)Theion,這個機(jī)構(gòu)擁有30多名世界知名的電池科學(xué)家,這也是為什么他們的消息引來眾多外媒爭相報道的原因之一。
最近鋰硫電池特別吸睛,學(xué)術(shù)界一連好幾篇大文章報道了其技術(shù)的突破性進(jìn)展,只是沒想到這么快就即將商用,令人感到不可思議。
雖然鋰硫電池?fù)碛谐叩哪芰棵芏龋撬囊恍┲旅贪鍖?dǎo)致它遲遲無法商用,比較主要的問題有幾個:
充放電過程中陰極產(chǎn)生的多硫化物會溶于電解質(zhì),導(dǎo)致電池容量急劇下降,循環(huán)壽命非常短,甚至一個循環(huán)后電池就會失效。這也是制約它商用的一個致命短板。
硫的電子導(dǎo)電性和離子導(dǎo)電性都很差,不利于電池的高倍率性能。
硫在充放電過程中,體積的變化非常大,有可能會導(dǎo)致電池?fù)p壞。
因此,科學(xué)家嘗試了很多辦法來解決這些問題,比如在過去的十年中,大多數(shù)的鋰硫電池采用醚來代替碳酸鹽作為電解質(zhì),因?yàn)槊巡粫c多硫化物發(fā)生反應(yīng),鋰硫電池也因此表現(xiàn)出了卓越的性能。
但是醚電解質(zhì)極易揮發(fā),故而在電池溫度高于室溫時電池容易發(fā)生故障。
另外,在陰極材料上,將硫與碳材料復(fù)合,利用碳材料的硬度來解決體積膨脹的問題,同時改善硫的導(dǎo)電性。
盡管,最近學(xué)術(shù)界在以上解決方案中取得了一些突破性進(jìn)展,但是離商用還有一定的距離。
那么,Theion研究機(jī)構(gòu)在鋰硫電池技術(shù)上做了什么,以至于他們研發(fā)的新型電池能那么快商用呢?
其首席執(zhí)行官Ulrich Ehmes博士說:“現(xiàn)有的電池技術(shù)使用鎳、錳和鈷作為陰極,它被稱為NMC811,因?yàn)樗?0%的鎳、10%的鈷和10%的錳。在我們的方案中,我們用硫磺代替了這個NMC811。所以我們沒有鎳,沒有錳,沒有鈷,我們用石墨烯代替了當(dāng)前的銅和鋁的集體折疊,所以我們的電池中也沒有鋁和銅。我們的電池中只有鋰金屬箔、硫和碳。為了使這項(xiàng)技術(shù)發(fā)揮作用,硫必須熔化形成晶體。”
他們的技術(shù)是將硫的晶體材料特性與碳納米管和專利固體電解質(zhì)結(jié)合在一起,硫晶體與碳納米管結(jié)合解決了硫的導(dǎo)電性及體積膨脹問題,固體電解質(zhì)用以防止不良化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)生。
經(jīng)過十年的努力,他們研發(fā)的新型鋰硫電池在保證了高能量密度的同時延長了電池的循環(huán)壽命。
目前,他們的第一代技術(shù)已經(jīng)將鋰硫電池的能量密度做到了500Wh/kg和800Wh/L,他們的目標(biāo)是在2023年,第二代技術(shù)將鋰硫電池的能量密度提高到700Wh/kg和1000Wh/L;在2024年,第三代技術(shù)將鋰硫電池的能量密度提高到1kWh/kg和1200Wh/L!
他們聲稱,僅第一代電池就能將電動汽車的續(xù)航里程提升三倍!達(dá)到一次充電行駛900英里(1440公里)的里程!但是目前他們并不打算將其技術(shù)提供給電動汽車行業(yè),而是提供給航天工業(yè)。
他們打算到2024年,再將其技術(shù)提供給電動汽車行業(yè),到那時,電動汽車的續(xù)航里程會得到極大的提高,此外,電池重量只有225公斤,比目前大多數(shù)電動汽車的電池都要輕。
當(dāng)然,這么大能量密度的電池也有一定的缺點(diǎn),就是充電時間會比較長,使用普通家用充電器大約需要30小時才能充滿,使用最快的直流快充充電器也可能需要一個多小時才能將電池充到80%。
另外,這些新型電池的循環(huán)壽命還不是很長,目前只有1000次循環(huán),這可能也是鋰硫電池的一個特點(diǎn)。
但是充一次電可以擁有超高的續(xù)航,1000次循環(huán)壽命也足夠了。
鑒于鋰硫電池價格比較低,如果他們能按目標(biāo)交付新型的鋰硫電池,電動汽車的價格將大幅下降,續(xù)航里程焦慮也將會消除。
(責(zé)任編輯:子蕊)
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