锂离子电池未来的发展趋势是什么?锂硫电池作为新型电池面临的挑战是什么?

 

锂硫电池主要问题是导电性能较差

 

张久俊院士表示，锂硫电池能量密度相对较高，可达到600Wh/kg，功率密度3000W/kg，成本低，且低温运行，目前能够用的不是纯硫，而是复合硫材料，成本更低。

 

锂硫电池目前公认存在的主要问题之一就是它正极流的导电性较差，充放电过程中体积膨胀比较大，穿梭效应比较明显，还有就是锂负极的安全性问题等。主要的改良策略是在硫正极、隔膜、电解质等几个方面。

 

多聚物石墨烯材料可提高性能

 

在张久俊院士的带领下，其团队已经完成许多改良工作。例如，在正负极方面，他们发展了多聚物石墨烯材料，这类材料对于锂硫化合物具有良好的物理支撑和化学吸附作用，可以有效地抑制穿梭效应，提高产品性能。

 

此外，他们还发展了一些碳硫碳复合物和硫酸铵复合物，提高了材料的库伦效率和寿命;还采用了水热法制备三维多孔石墨烯气凝胶纳米硫，这种纳米硫尺寸很小，能够均匀分布在石墨烯表面，形成碳氧硫共价键，从而抑制硫溶解的穿梭效应，成为可以量产的正极材料。

 

锂硫电池可以进行一定程度产业化推广

 

张久俊院士认为，基于化石燃料造成污染并破坏我们的环境，大力发展电动汽车是大势所趋，所以要推进液态和固态锂电池，包括锂离子电池、锂硫电池等的研究开发。

 

作为纯电动汽车三大核心部件之一的动力电池，从开始运用至今，一直充满着技术线路的争执，从钛酸锂电池，到磷酸铁锂电池、三元锂电池，各有优劣，但不可否认的是每一种类型电池的出现，不仅是对技术的追求，更是背后产业链的博弈。

 

“要想让纯电动汽车在常规路况下能有长续航能力，行业中普遍认为动力电池的能量密度得达到500Wh/kg，而这个数值理论上能实现1000公里。对于这个技术指标，目前锂硫电池和锂空电池在理论上可以达到，其中，锂空电池能量密度更高，理论上能达到3000Wh/kg，但受制于技术水平限制，目前只能在200Wh/kg以下，此外，锂空电池的循环寿命也不够，目前还无法达到商业运用。”张久俊院士说到。

 

但锂硫电池不一样，技术相对成熟，国内目前能达到348Wh/kg，而骊电公司的试样品，已达到500Wh/kg，远超竞争对手。“后面我们还将对电芯的负极进一步研发，同时优化正极。”张久俊院士表示，事实上，锂硫电池也有天然的劣性，这也是为什么其余研究机构迟迟没有商业化的原因：首先是硫本身在充放电过程体积会膨胀数倍，进而导致容量衰减;其次，在充放电过程中，硫还会产生溶解，使用寿命大打折扣;另外，硫的导电性也很差。当然，这些问题，骊电新能源正优化解决方案，比如说用导电的高聚物材料把硫牢牢捆住等方式。他们所研发的锂硫电池还有一个科技进步的地方，就是循环寿命很高，目前普通锂硫电池的循环寿命在100-200次，他们能达到900次，已符合普通汽车的生命周期。

 

此外，在锂硫电池的安全性方面，张久俊院士坦言由于锂枝晶的自然存在，目前业界尚未完全消除这一现象，但他们通过在电芯的正极上使用活跃性相对低的材料、降低电压等方式，提升电池的安全性，“总体来说，安全性比三元锂电池要高多了”。

 

“锂硫电池从技术、成本等角度上讲离汽车动力电池大规模商业化也只有一步之遥。”张久俊院士表示，在锂硫电池技术领域中，骊电新能源是离商业化市场最近的一个，预计未来将会成为千亿级的企业。“对于锂硫电池，技术已具备可普及的成熟度，可以进行一定程度的产业化推广。”