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锂硫电池有望替代锂离子电池 商业化发展越来越近

2021-10-15 17:43      责任编辑:周圆    来源:www.newsijie.com    点击:
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锂硫电池有望替代锂离子电池 商业化发展越来越近

  锂硫电池,是一种以硫元素为正极、以金属锂为负极的电池。锂离子电池在消费电子、电动汽车、储能等领域应用广泛,随着消费电子功能集成度不断提升、电动汽车续航里程要求不断提高,锂离子电池的能量密度需求不断增长,但锂离子电池性能开发已基本到达极限,仅改进材料或工艺无法再进行提升,需要采用新体系,锂硫电池凭借高能量密度成为锂离子电池技术突破的重要方向。
 
  锂硫电池于20世纪60年代已经开始研究。由于金属锂作为负极材料具有理论容量高、电化学势低的优点,因此锂硫电池成为金属硫电池中最具代表性的产品。锂硫电池以硫元素为正极材料,比容量高,且自然界中硫资源储量丰富,价格低廉,在使用过程中对环境友好,因此硫元素负极材料具有应用前景。锂硫电池一般采用醚类电解液,对多硫离子低/不溶解电解液或者高介电常数电解液也有采用。
 
  现阶段,锂硫电池的负极材料、电解液仍存在技术瓶颈。从负极材料来看,金属锂界面反应活性高,会引起电解液分解,与硫反应会生长锂枝晶,造成电池体积膨胀,以及对隔膜有刺穿隐患。从电解液来看,醚类可以良好溶解中间反应产物多硫离子,但易在正极形成钝化层;低/不溶解电解液会降低电极反应效率;高介电常数电解液易与金属锂反生反应。
 
  理论上,锂硫电池的瓶颈问题可以通过采用金属锂复合负极材料、固态电解质、给负极添加惰性保护层、给电解液添加助剂等方法来解决。2019年,加拿大西安大略大学团队将固态塑性晶体电解质(PCE)作为基于硫化物电解质的全固态锂金属电池中的界面保护层,成功地在抑制金属锂与硫化物电解质界面副反应的同时抑制锂枝晶的生成,提高了电池的安全性和循环性能。
 
  根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年锂硫电池行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,锂硫电池有望替代锂离子电池,受发展前景吸引,在国外,美国Sion Power、美国Polyplus、英国OXIS Energy等企业纷纷进入布局。在我国,锂硫电池研究机构不断增多,例如中科院大连化物所、中国防化研究院、北京理工大学等,在商业化发展方面,骊电新能源是我国距离锂硫电池商业化最近的一家企业。
 
  新思界行业分析人士表示,全球锂硫电池行业规模正在不断扩大,距离大规模商业化应用越来越近,相关技术瓶颈若能够快速突破并能够实现成果转化,将推动商业化发展。我国“十四五”国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项中,金属硫基储能电池被列入,研究内容包括基于锂金属负极金属硫基储能电池。这将有助于推动我国锂硫电池技术进步,为商业化发展奠定基础。
 
关键字: 锂硫电池