在今年的上汽Tech－Show上，上汽大眾展出的鋰硫電池受到現(xiàn)場(chǎng)觀眾的普遍關(guān)注。鋰硫電池是一項(xiàng)新的電池技術(shù)，它在能量密度和成本方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯，但在材料特性和制作工藝方面還存在一定缺陷。

鋰硫電池內(nèi)部具有怎樣的結(jié)構(gòu)？在開發(fā)過(guò)程中存在哪些技術(shù)難點(diǎn)？小編請(qǐng)教了上汽大眾電池開發(fā)工程師謝彬。他表示，鋰硫電池的工作壽命和功率性能是目前面臨的兩個(gè)難點(diǎn)。雖然鋰硫電池還沒(méi)有量產(chǎn)，但未來(lái)鋰硫電池有可能在上汽大眾的新能源車型上搭載。

據(jù)謝彬介紹，鋰硫電池是國(guó)家863項(xiàng)目，由中科院蘇州納米所負(fù)責(zé)開發(fā)?；谥锌圃禾K州納米所的研究成果，上汽大眾建立了新型電池體系性能評(píng)價(jià)和設(shè)計(jì)能力和新型體系電池模組的仿真能力，正在進(jìn)行車載應(yīng)用前期探索。

Q：什么是鋰硫電池？

謝彬：鋰硫電池是鋰電池的一種，它是以硫作為正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。鋰硫電池在電動(dòng)汽車和大規(guī)模儲(chǔ)能中具有廣闊的應(yīng)用前景，目前，鋰硫動(dòng)力電池處于研發(fā)階段，還沒(méi)有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。

Q：鋰硫電池優(yōu)勢(shì)如何體現(xiàn)？技術(shù)原理是什么？

謝彬：最早在汽車上使用的電池是鉛酸電池，它的能量密度只有50Wh/kg；目前普遍采用的鋰離子電池能量密度最高能做到240Wh/kg；如果采用鋰硫電池，能量密度能達(dá)到300Wh/kg，甚至更高。因此，能量密度高是鋰硫電池的最大優(yōu)勢(shì)。

傳統(tǒng)的三元鋰電池是通過(guò)鈷原子來(lái)固定鋰原子，一個(gè)鈷原子只能結(jié)合一個(gè)鋰離子。鋰硫電池采用硫原子來(lái)固定鋰原子，一個(gè)硫原子可結(jié)合兩個(gè)鋰離子。而且硫的原子量小于鈷，重量比鈷輕得多，這就是為什么鋰硫電池能量密度高的原因。

Q：與現(xiàn)有的動(dòng)力電池相比，鋰硫電池的成本有競(jìng)爭(zhēng)力嗎？

謝彬：由于硫在地球中儲(chǔ)量豐富，價(jià)格相對(duì)低廉，每噸硫原料的成本大約是1300元。如果采用三元鋰的話，每噸原料的成本少則十幾萬(wàn)元，多則幾十萬(wàn)元，差距非常大。而且，鋰硫電池的硫正極可以循環(huán)利用，對(duì)環(huán)境非常友好。

Q：現(xiàn)階段，鋰硫電池是否存在哪些短板？如何解決？

謝彬：鋰硫電池面臨的技術(shù)難點(diǎn)一是正極的硫會(huì)溶解于電解液，造成電池迅速衰減，直接影響車輛性能；二是硫在充放電過(guò)程中，會(huì)發(fā)生副反應(yīng)導(dǎo)致變形，有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞。

目前，主要的解決方法是從電解液和正極材料兩個(gè)方面入手。由于高活性的正極材料含硫比例高，我們通過(guò)新的噴射涂片方法來(lái)合成電極，讓電極更加穩(wěn)定。另外，通過(guò)在電解液中加入不同的添加劑，可以非常有效地抑制鋰多硫化合物的溶解和避免充放電過(guò)程中的副反應(yīng)。

Q：鋰硫電池距離量產(chǎn)還需要多久？

謝彬：根據(jù)現(xiàn)在的研發(fā)進(jìn)度來(lái)看，鋰硫電池距離量產(chǎn)還有一段距離。我估計(jì)這個(gè)過(guò)程還需要5-7年時(shí)間。目前我們正在和中科院蘇州納米所一起攻關(guān)，進(jìn)行車載應(yīng)用前期探索，先把基礎(chǔ)打好。

Q：上汽大眾在鋰硫電池項(xiàng)目中扮演了怎樣的角色？

謝彬：上汽大眾的鋰硫電池項(xiàng)目是一個(gè)產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的項(xiàng)目。上汽大眾首先根據(jù)整車的性能對(duì)電池進(jìn)行整車仿真，提煉出針對(duì)鋰硫電池的設(shè)計(jì)要求，包括電池正極的設(shè)計(jì)要求、電池性能的測(cè)試方法等。

鋰硫電池的單體設(shè)計(jì)和開發(fā)主要由中科院蘇州納米所負(fù)責(zé)。內(nèi)容包括電池材料、材料工藝、電池構(gòu)成、電池結(jié)構(gòu)等方面的研究。鋰硫電池做成單體后，我們?cè)侔褑误w組裝成動(dòng)力電池模組進(jìn)行驗(yàn)證測(cè)試。最后，我們會(huì)對(duì)電池進(jìn)行機(jī)械和熱仿真實(shí)驗(yàn)，不斷優(yōu)化測(cè)試結(jié)果。