硫電池取得重大進(jìn)展：續(xù)航大幅度提高，具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)

鋰硫電池是鋰電池的一種，截止2013年尚處于科研階段。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。單質(zhì)硫在地球中儲(chǔ)量豐富，具有價(jià)格低廉、環(huán)境友好等特點(diǎn)。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達(dá)到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg [1] ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量(<150mAh/g)。并且硫是一種對(duì)環(huán)境友好的元素，對(duì)環(huán)境基本沒(méi)有污染，是一種非常有前景的鋰電池。

根據(jù)最新的消息稱，澳洲阿德萊德大學(xué)研究人員在電池技術(shù)方面有了新的突破，采用了硫電池技術(shù)而且試驗(yàn)取得了一定的進(jìn)展，而在不久的將來(lái)，手機(jī)，筆記本，電動(dòng)車等數(shù)碼科技產(chǎn)品的電池壽命，充電次數(shù)，續(xù)航水平將會(huì)大幅度的提高。他表示，金屬硫電池具有低成本和高能量密度的特點(diǎn)，是下一代儲(chǔ)能設(shè)備的主要選項(xiàng)之一。然而，該類電池的循環(huán)耐久性普遍較差，可以充電的次數(shù)有研究人員設(shè)計(jì)出來(lái)了一種高性能的電極材料，用來(lái)催化電池反應(yīng)并有效提高金屬硫的耐久性。

硫電池在重量上可能比當(dāng)前一代鋰離子電池存儲(chǔ)至少兩倍的能量，鈉硫電池比鋰離子電子要便宜幾倍，可以為電動(dòng)車，筆記本電腦，手機(jī)，相機(jī)等電子數(shù)碼產(chǎn)品提供電源，而且環(huán)保性更好。他們所設(shè)計(jì)的新型硫金屬電池充放電次數(shù)可達(dá)10000次。網(wǎng)友評(píng)論，太極zydn：雖然目前的技術(shù)水平下，鈉硫電池能量密度只能達(dá)到150-240瓦時(shí)/千克，但理論上鈉硫電池能量密度最高可達(dá)760瓦時(shí)/千克。這容量也叫電池。

該電池在重量上可能比當(dāng)前一代鋰離子電池存儲(chǔ)至少兩倍的能量。鈉硫電池比鋰離子電池便宜幾倍，是為電動(dòng)汽車和手機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)品供電的主流電源。鈉硫使用的材料通常具有環(huán)保性。

“我們的基礎(chǔ)研究進(jìn)展將激發(fā)高性能金屬硫電池的合理設(shè)計(jì)，并有利于大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，”喬教授說(shuō)，“這些發(fā)現(xiàn)有望在5到10年內(nèi)使金屬硫電池成為儲(chǔ)能行業(yè)在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)上都可行的方法?！?

作為純電動(dòng)汽車三大核心部件之一的動(dòng)力電池，從開(kāi)始運(yùn)用至今，一直充滿著技術(shù)線路的爭(zhēng)執(zhí)，從鈦酸鋰電池，到磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池，各有優(yōu)劣，但不可否認(rèn)的是每一種類型電池的出現(xiàn)，不僅是對(duì)技術(shù)的追求，更是背后產(chǎn)業(yè)鏈的博弈。

在寧德時(shí)代、LG化學(xué)、國(guó)軒高科等電池制造大戶們兵戎相見(jiàn)時(shí)，另一條技術(shù)線路的電池正悄然跨步發(fā)展，或者可以這樣說(shuō)，一旦商業(yè)化顛覆現(xiàn)有電池產(chǎn)業(yè)格局或許只是一夜間的事。

張久俊，加拿大皇家科學(xué)院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士，上海大學(xué)可持續(xù)能源研究院院長(zhǎng)，國(guó)際電化學(xué)能源科學(xué)院創(chuàng)始人，2020年入選南京市頂尖專家，在浦口區(qū)創(chuàng)立了南京驪電新能源科技，從事鋰硫電池的研究與運(yùn)用開(kāi)發(fā)。

純電動(dòng)汽車的續(xù)航能力跟動(dòng)力電池的能量密度相關(guān)，從目前新能源汽車推廣使用過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，里程焦慮的情況依舊沒(méi)有得到根本改變。也正因此，無(wú)論是此前工信部《汽車產(chǎn)業(yè)中長(zhǎng)期發(fā)展規(guī)劃》還是新能源汽車補(bǔ)貼中的硬性要求，都對(duì)動(dòng)力電池的能量密度提出了相應(yīng)要求。而現(xiàn)實(shí)是，商業(yè)化中能量密度最高的三元鋰電池，其能量密度在300Wh/kg，已經(jīng)達(dá)到了極限，很難再有提升空間。

張久俊向記者表示，要想讓純電動(dòng)汽車在常規(guī)路況下能有長(zhǎng)續(xù)航能力，行業(yè)中普遍認(rèn)為動(dòng)力電池的能量密度得達(dá)到500Wh/kg，而這個(gè)數(shù)值理論上能實(shí)現(xiàn)1000公里。對(duì)于這個(gè)技術(shù)指標(biāo)，目前鋰硫電池和鋰空電池在理論上可以達(dá)到，其中，鋰空電池能量密度更高，理論上能達(dá)到3000Wh/kg，但受制于技術(shù)水平限制，目前只能在200Wh/kg以下，此外，鋰空電池的循環(huán)壽命也不夠，目前還無(wú)法達(dá)到商業(yè)運(yùn)用。

金屬硫電池是一種以硫?yàn)檎龢O、以金屬為負(fù)極的電池。而鈉硫電池(NaS)是金屬硫電池的一種，具有體積小、容量大、壽命長(zhǎng)、效率高等特點(diǎn)。雖然目前的技術(shù)水平下，鈉硫電池能量密度只能達(dá)到150-240瓦時(shí)/千克，但理論上鈉硫電池能量密度最高可達(dá)760瓦時(shí)/千克。

根據(jù)新思界產(chǎn)業(yè)研究中心發(fā)布的《2021-2025年金屬硫電池行業(yè)深度市場(chǎng)調(diào)研及投資策略建議報(bào)告》顯示，由于金屬硫電池正極材料硫的理論比容量高，負(fù)極材料需要采用同樣高容量的金屬，主要有鋰、鈉、鋁、鎂等，電解液一般采用可良好溶解中間反應(yīng)產(chǎn)物的醚類。

目前，學(xué)界對(duì)金屬硫化物電沉積和動(dòng)力學(xué)機(jī)理的基本認(rèn)識(shí)有限。硫陰極中的金屬硫化物電沉積緩解了多硫化物的穿梭效應(yīng)，從而在二次金屬硫電池中實(shí)現(xiàn)高庫(kù)侖效率。基于此，喬世璋教授研究團(tuán)隊(duì)使用室溫鈉硫電池作為模型系統(tǒng)，提出了一種Mo5N6陰極材料，可以顯著催化硫化鈉(Na2S)電沉積，并提高鈉硫電池的性能。