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歷經(jīng)10年研究，鋰硫電池技術(shù)終于成熟，電動(dòng)汽車的續(xù)航再提升三倍
時(shí)間:2022-04-06 10:40來源:科技酷探 作者:酷探
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根據(jù)最新消息報(bào)道，鋰硫電池即將商用，這無論是對(duì)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(duì)于電動(dòng)汽車行業(yè)來說，無異于是革命性的突破。
最先發(fā)布這個(gè)消息的是德國的一家電池研究機(jī)構(gòu)Theion，這個(gè)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(bào)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(bào)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(gè)：
充放電過程中陰極產(chǎn)生的多硫化物會(huì)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(gè)循環(huán)后電池就會(huì)失效。這也是制約它商用的一個(gè)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(huì)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?huì)與多硫化物發(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(shí)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(shí)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(gè)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(shí)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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車行業(yè)，到那時(shí)，電動(dòng)汽車的續(xù)航里程會(huì)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(dòng)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(shí)間會(huì)比較長，使用普通家用充電器大約需要30小時(shí)才能充滿，使用最快的直流快充充電器也可能需要一個(gè)多小時(shí)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(gè)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(jià)格比較低，如果他們能按目標(biāo)交付新型的鋰硫電池，電動(dòng)汽車的價(jià)格將大幅下降，續(xù)航里程焦慮也將會(huì)消除。
(責(zé)任編輯：子蕊)
文章標(biāo)簽：
電動(dòng)汽車
鋰硫電池
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