鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:1125次 | 2021年10月12日
電池技術(shù)再進(jìn)一步 “鋰硫”獲突破
今年以來,燃料動(dòng)力鋰電池領(lǐng)域技術(shù)接連獲得突破;在新技術(shù)助力以及政策對(duì)新能源汽車的大力扶持之下,資本市場(chǎng)不斷上演燃料動(dòng)力鋰電池的炒作熱潮,wind燃料動(dòng)力鋰電池指數(shù)近期更是直逼歷史高點(diǎn)。繼今年二月份金屬所在高能量密度鋰硫電池方面取得進(jìn)展外,本月二十二日,中科院大連化物所陳劍研究員帶領(lǐng)先進(jìn)二次電池研究團(tuán)隊(duì),在高比能量鋰硫二次電池方面再度取得重要進(jìn)展,并研制成功額定容量15Ah的鋰硫電池,形成了小批量制備能力。分析人士表示,隨著鋰硫電池重要技術(shù)相繼獲得突破,尤其是海外各大汽車廠商更是不斷追加對(duì)燃料動(dòng)力鋰電池的投入,相關(guān)電池的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大概率將進(jìn)一步加快。國(guó)內(nèi)方面,新源動(dòng)力股份有限公司成立于2001年四月,由我國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、長(zhǎng)城電工[-1.89%資金研報(bào)]、南都電源[2.43%資金研報(bào)]、新大洲等單位發(fā)起設(shè)立,是我國(guó)第一家致力于燃料動(dòng)力鋰電池產(chǎn)業(yè)化的股份制公司。
中科院鋰硫電池研究獲突破
據(jù)科學(xué)網(wǎng)報(bào)道,八月二十二日,中科院大連化物所陳劍研究員帶領(lǐng)先進(jìn)二次電池研究團(tuán)隊(duì),在高比能量鋰二次電池方面取得重要進(jìn)展,研制成功了額定容量15Ah的鋰硫電池,并形成了小批量制備能力。
據(jù)了解,經(jīng)過檢測(cè)的電池比能量大于430Wh/kg,是目前公開報(bào)道的容量最大的鋰硫電池,超過SionPower公司報(bào)道的鋰硫電池2.5Ah@350Wh/kg的技術(shù)指標(biāo),是目前從事鋰硫電池研究的最高水平。
鋰硫電池是一種可持續(xù)發(fā)展的高比能量二次電池,具有元素儲(chǔ)量豐富、成本低廉等優(yōu)點(diǎn),是電動(dòng)汽車動(dòng)力鋰離子電池的研究熱點(diǎn)。目前,鋰硫電池的國(guó)際技術(shù)水平約為比能量350Wh/kg。為此,鋰硫電池的研發(fā)目標(biāo)為,至2016年,鋰硫電池的能量密度達(dá)到400-600Wh/kg,有望推動(dòng)這一電池驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程超過500公里。
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
根據(jù)公開資料顯示,陳劍研究團(tuán)隊(duì)自2009年成立以來,一直致力于發(fā)展鋰硫電池新材料和新技術(shù),在理論和技術(shù)工藝上有新的突破,獲得很高的理論數(shù)據(jù)和技術(shù)指標(biāo)。這是大連化物所鋰硫電池研究在科技部“863”計(jì)劃和我國(guó)科學(xué)院納米先導(dǎo)專項(xiàng)“長(zhǎng)續(xù)航動(dòng)力鋰離子電池”項(xiàng)目資助下取得的重要進(jìn)展。
有業(yè)內(nèi)專家表示,單質(zhì)硫作為鋰硫二次電池正極材料與金屬鋰構(gòu)成的二次電池體系理論比能量密度可達(dá)2600Wh/kg,是商業(yè)鈷酸鋰/石墨鋰離子電池(理論能量密度360Wh/kg)的7倍;同時(shí)單質(zhì)硫價(jià)格低廉、產(chǎn)量豐富、安全無(wú)毒、環(huán)境友好,因而鋰硫電池被認(rèn)為是很有發(fā)展前景的新一代電池。
國(guó)外技術(shù)發(fā)展迅速
電池產(chǎn)業(yè)化步伐加快
數(shù)十年以來,鋰離子電池的能量密度不斷提高,并廣泛應(yīng)用于智能手機(jī)等領(lǐng)域。但鋰離子電池要笨重的陰極(一般由氧化鈷等材料制成)來“收納”鋰離子,從而限制了電池能量密度的進(jìn)一步提高。這意味著,對(duì)諸如長(zhǎng)距離電動(dòng)汽車等要更大能量密度的應(yīng)用來說,鋰離子電池顯得有點(diǎn)力不從心。
標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無(wú)人設(shè)備
據(jù)外媒報(bào)道,今年六月份,美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所(NIST)、亞利桑那大學(xué)和韓國(guó)首爾國(guó)立大學(xué)的研究人員攜手將這些材料混合在一起,研制出了一種廉價(jià)、高功率的鋰硫電池。研究人員表示,新電池的性能可與目前市場(chǎng)上占主流的電池相媲美,而且,經(jīng)過500次充放電循環(huán)后功能無(wú)損。專業(yè)人士戲稱,一種工業(yè)廢品、一點(diǎn)塑料,再加上不太高的溫度,或許就是引爆下一個(gè)電池革命的導(dǎo)火線。
在對(duì)能量密度需求大幅新增的背景下,科學(xué)家們將目光投向了鋰離子電池更纖瘦的“表妹”——鋰硫電池身上,后者的陰極重要由硫(石油工業(yè)廉價(jià)的副產(chǎn)品)制成。硫的“體重”僅為鈷的一半,因此,同樣體積的硫收納的鋰離子數(shù)為氧化鈷的兩倍,這就使得鋰硫電池的能量密度為鋰離子電池的數(shù)倍。
根據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道,在最新研究中,為了制造出穩(wěn)定的硫陰極,研究人員將硫加熱到185攝氏度,將硫元素由8個(gè)原子組成的環(huán)路融化成長(zhǎng)鏈,隨后,他們讓硫鏈同二異丁烯(DIB,一種碳基塑料前體)混合,二異丁烯讓硫鏈連接在一起,最終得到了一種混合聚合物。他們將這一過程稱為“逆向硫化”,因?yàn)槠渫圃煜鹉z輪胎的過程類似,關(guān)鍵的差別在于:在輪胎中,含碳材料會(huì)聚集成一大塊,硫則點(diǎn)綴其中。
該測(cè)試表明,經(jīng)過500次的循環(huán)后,電池的能量密度仍為最初的一半多。亞利桑那大學(xué)的化學(xué)家杰弗里·佩恩表示,其他還處于實(shí)驗(yàn)階段的鋰硫電池也有同樣的性能,但其制造成本高昂,很難進(jìn)行工業(yè)化生產(chǎn)。
NIST的材料科學(xué)家克里斯托弗·索爾斯表示,盡管如此,這種鋰硫電池短時(shí)間內(nèi)也不會(huì)上市,因?yàn)榱虮┞对诳諝庵泻苋菀兹紵?,因此,任何?jīng)濟(jì)可行的鋰硫電池都要經(jīng)過非常嚴(yán)苛的安全測(cè)試,才能投放市場(chǎng)。
業(yè)內(nèi)專家表示,盡管鋰硫電池的正極是限制其應(yīng)用的重要瓶頸和亟待解決的難題,但這些問題可通過形成碳硫復(fù)合電極材料來加以解決。只是這會(huì)降低整個(gè)電池的能量密度,因?yàn)樘剂驈?fù)合電極材料中硫含量超過70wt%時(shí),才具備應(yīng)用價(jià)值。
有券商機(jī)構(gòu)指出,2015年將是燃料動(dòng)力鋰電池乘用車的元年,豐田、本田、現(xiàn)代紛紛推出量產(chǎn)車,幾大汽車集團(tuán)也通過與政府和能源公司合作積極推動(dòng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè),在此背景下,燃料動(dòng)力鋰電池車正逐步進(jìn)入市場(chǎng)導(dǎo)入期。目前來看,制造成本是推廣最大的問題,成本的核心在于規(guī)模;不過隨著燃料動(dòng)力鋰電池車的產(chǎn)業(yè)化,在技術(shù)漸趨成熟的情況下,未來成本的下降值得期待。