鋰硫電池或?qū)⑻娲囯姵爻晌磥?lái)鋰電領(lǐng)域新勢(shì)頭
面對(duì)愈演愈烈的動(dòng)力電池發(fā)展大趨勢(shì),我國(guó)通過政策的引導(dǎo)和扶持已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車市場(chǎng)。而根據(jù)國(guó)家四部委聯(lián)合頒布的方案指出:動(dòng)力電池就是電動(dòng)汽車的心臟,是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。雖然我國(guó)動(dòng)力電池產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過多年發(fā)展取得很大進(jìn)步,但是目前動(dòng)力電池產(chǎn)品能量密度和成本仍然難以滿足新能源汽車推廣普及需求。基于政策的推動(dòng)和動(dòng)力電池技術(shù)發(fā)展,在苗力孝看來(lái),鋰電公司需要突破鋰離子電池的限制,及時(shí)布局探索鋰硫電池的研發(fā)已刻不容緩,鋰硫電池前景可期。
他表示,目前備受熱捧的以三元材料為正極的鋰離子電池,其能量密度在未來(lái)一到兩年將接近理論值,難以超過350 Wh/kg,而要制造400 Wh/kg以上的二次電池,則需要開發(fā)新的鋰電池體系,也被稱為后鋰電池時(shí)代;其中鋰硫電池體系或?qū)⑨绕穑瑸殇囯婎I(lǐng)域的發(fā)展和探索提供更多思路和可能。
鋰硫電池是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,硫的理論比容量和電池理論比能量分別達(dá)到了1675 mAh/g 和 2600Wh/kg,遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化的鋰離子電池。單質(zhì)硫在地球中儲(chǔ)量豐富,并且石油冶煉的副產(chǎn)物就能提供豐富的硫磺,因此硫磺的價(jià)格非常低,僅1000元/噸,相比鋰離子正極原料碳酸鋰每噸高達(dá)16萬(wàn)元以上,其原料價(jià)格相差160倍以上。因此苗力孝博士認(rèn)為,以硫磺做正極的鋰硫電池是一種非常有前景的鋰電池。另外,因?yàn)殇嚵螂姵卣龢O為單質(zhì)硫和碳,負(fù)極為金屬鋰組成單一,硫極易升華,簡(jiǎn)單的加熱就可以將正極中硫進(jìn)行回收,未來(lái)廢舊鋰硫電池的回收再利用相對(duì)簡(jiǎn)單,成本低;而以過渡金屬氧化物為正極的鋰離子電池回收則工藝復(fù)雜,要回收正極材料中貴重金屬,目前無(wú)論是高溫煅燒法還是濕法的酸洗,不但能耗高、難度大、還容易造成更嚴(yán)重的二次污染。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外各大高校研究所與材料和電化學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室基本都開展了鋰硫電池的研發(fā)。其中國(guó)外的鋰硫電池研發(fā)公司:OXIS和SION POWER一直在開展鋰硫電池的研發(fā)。其中SION POWER公司在2010年將鋰硫電池應(yīng)用于大型無(wú)人機(jī),打破了三項(xiàng)無(wú)人機(jī)飛行世界記錄:飛行最高2萬(wàn)米以上、滯空時(shí)間最長(zhǎng)(14天)、工作溫度最低(-75℃)。而目前鋰離子電池是無(wú)法實(shí)現(xiàn)讓無(wú)人機(jī)在高空低溫環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間滯空。考慮到鋰硫電池的安全性目前還無(wú)法完全徹底解決,因此,鋰硫電池未來(lái)將首先應(yīng)用與無(wú)人機(jī)領(lǐng)域,而未來(lái)無(wú)人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛。
盡管鋰硫電池的研發(fā)目前受到了諸多企業(yè)的關(guān)注,但國(guó)內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)大多起步在2011年以后,進(jìn)入鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的僅防化研究院、中科院、國(guó)防科大等極少數(shù)幾家,另外推廣研發(fā)鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化也面臨著一些亟待解決的問題。苗力孝直言,制約鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化的四個(gè)主要瓶頸問題:目前正極單質(zhì)硫不導(dǎo)電的問題已經(jīng)基本解決;放電中間產(chǎn)物多璃子溶解擴(kuò)散也得到了緩解;硫放電后體積膨脹導(dǎo)致正極結(jié)構(gòu)破壞也得到了抑制;而以金屬鋰做負(fù)極,導(dǎo)致的多次充放電循環(huán)后鋰的粉化,使得電池壽命縮短和存在的安全隱患問題成了鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化道路最后要沖破的堡壘。
目前,國(guó)內(nèi)鋰硫電池的發(fā)展也已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步,根據(jù)數(shù)據(jù)顯示,盡管目前高能量密度鋰硫電池的循環(huán)壽命還很難超過300次,但低能量密度(220Wh/kg)的鋰硫電池循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上,高能量密度的鋰硫電池可以達(dá)到500 Wh/kg以上(目前國(guó)內(nèi)報(bào)道過最高的可達(dá)900 Wh/kg),幾乎是鋰離子的3~5倍。“盡管鋰硫電池在真正的實(shí)用化過程中還存在諸多問題,但我相信它依然是最有可能的下一代高能量密度二次電池,未來(lái),鋰硫電池將對(duì)以三元為代表的動(dòng)力鋰電池市場(chǎng)造成很大沖擊。”苗力孝樂觀地說。
《中國(guó)制造2025》提出:“繼續(xù)支持電動(dòng)汽車、燃料電池汽車發(fā)展,掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術(shù),提升動(dòng)力電池、驅(qū)動(dòng)電機(jī)、高效內(nèi)燃機(jī)、先進(jìn)變速器、輕量化材料、智能控制等核心技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化能力。”苗力孝直言,當(dāng)前在國(guó)家政策利好以及技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)下,新能源企業(yè)當(dāng)務(wù)之急是需要加大研發(fā)投入力度,加速攻克和突破鋰負(fù)極的技術(shù)難關(guān),以避免現(xiàn)在鋰離子電池正極材料面臨的核心技術(shù)被國(guó)外占領(lǐng)的尷尬;此外也正因?yàn)殇嚵螂姵氐漠a(chǎn)業(yè)化研發(fā)尚處于起步階段,才是我國(guó)新能源企業(yè)搶占先機(jī)獲取未來(lái)鋰硫電池話語(yǔ)權(quán)的最佳時(shí)期。

責(zé)任編輯:售電衡衡
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)落地:鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計(jì) -
中國(guó)自主研制的“人造太陽(yáng)”重力支撐設(shè)備正式啟運(yùn)
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng)
-
新基建助推 數(shù)據(jù)中心建設(shè)將迎爆發(fā)期
2020-06-16數(shù)據(jù)中心,能源互聯(lián)網(wǎng),電力新基建 -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)下看電網(wǎng)企業(yè)數(shù)據(jù)變現(xiàn)之路
2019-11-12泛在電力物聯(lián)網(wǎng) -
泛在電力物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)典型實(shí)踐案例
2019-10-15泛在電力物聯(lián)網(wǎng)案例
-
新基建之充電樁“火”了 想進(jìn)這個(gè)行業(yè)要“心里有底”
2020-06-16充電樁,充電基礎(chǔ)設(shè)施,電力新基建 -
燃料電池汽車駛?cè)雽こ0傩占疫€要多久?
-
備戰(zhàn)全面電動(dòng)化 多部委及央企“定調(diào)”充電樁配套節(jié)奏
-
權(quán)威發(fā)布 | 新能源汽車產(chǎn)業(yè)頂層設(shè)計(jì)落地:鼓勵(lì)“光儲(chǔ)充放”,有序推進(jìn)氫燃料供給體系建設(shè)
2020-11-03新能源,汽車,產(chǎn)業(yè),設(shè)計(jì) -
中國(guó)自主研制的“人造太陽(yáng)”重力支撐設(shè)備正式啟運(yùn)
2020-09-14核聚變,ITER,核電 -
能源革命和電改政策紅利將長(zhǎng)期助力儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展
-
探索 | 既耗能又可供能的數(shù)據(jù)中心 打造融合型綜合能源系統(tǒng)
2020-06-16綜合能源服務(wù),新能源消納,能源互聯(lián)網(wǎng) -
5G新基建助力智能電網(wǎng)發(fā)展
2020-06-125G,智能電網(wǎng),配電網(wǎng) -
從智能電網(wǎng)到智能城市
-
山西省首座電力與通信共享電力鐵塔試點(diǎn)成功
-
中國(guó)電建公司公共資源交易服務(wù)平臺(tái)摘得電力創(chuàng)新大獎(jiǎng)
-
電力系統(tǒng)對(duì)UPS的技術(shù)要求