張久俊院士

鋰離子電池未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)是什么?鋰硫電池作為新型電池面臨的挑戰(zhàn)是什么?

鋰硫電池主要問(wèn)題是導(dǎo)電性能較差

張久俊院士表示，鋰硫電池能量密度相對(duì)較高，可達(dá)到600Wh/kg，功率密度3000W/kg，成本低，且低溫運(yùn)行，目前能夠用的不是純硫，而是復(fù)合硫材料，成本更低。

鋰硫電池目前公認(rèn)存在的主要問(wèn)題之一就是它正極流的導(dǎo)電性較差，充放電過(guò)程中體積膨脹比較大，穿梭效應(yīng)比較明顯，還有就是鋰負(fù)極的安全性問(wèn)題等。主要的改良策略是在硫正極、隔膜、電解質(zhì)等幾個(gè)方面。

多聚物石墨烯材料可提高性能

在張久俊院士的帶領(lǐng)下，其團(tuán)隊(duì)已經(jīng)完成許多改良工作。例如，在正負(fù)極方面，他們發(fā)展了多聚物石墨烯材料，這類(lèi)材料對(duì)于鋰硫化合物具有良好的物理支撐和化學(xué)吸附作用，可以有效地抑制穿梭效應(yīng)，提高產(chǎn)品性能。

此外，他們還發(fā)展了一些碳硫碳復(fù)合物和硫酸銨復(fù)合物，提高了材料的庫(kù)倫效率和壽命;還采用了水熱法制備三維多孔石墨烯氣凝膠納米硫，這種納米硫尺寸很小，能夠均勻分布在石墨烯表面，形成碳氧硫共價(jià)鍵，從而抑制硫溶解的穿梭效應(yīng)，成為可以量產(chǎn)的正極材料。

鋰硫電池可以進(jìn)行一定程度產(chǎn)業(yè)化推廣

張久俊院士認(rèn)為，基于化石燃料造成污染并破壞我們的環(huán)境，大力發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)是大勢(shì)所趨，所以要推進(jìn)液態(tài)和固態(tài)鋰電池，包括鋰離子電池、鋰硫電池等的研究開(kāi)發(fā)。

作為純電動(dòng)汽車(chē)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(lèi)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。

“要想讓純電動(dòng)汽車(chē)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。”張久俊院士說(shuō)到。

但鋰硫電池不一樣，技術(shù)相對(duì)成熟，國(guó)內(nèi)目前能達(dá)到348Wh/kg，而驪電公司的試樣品，已達(dá)到500Wh/kg，遠(yuǎn)超競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。“后面我們還將對(duì)電芯的負(fù)極進(jìn)一步研發(fā)，同時(shí)優(yōu)化正極。”張久俊院士表示，事實(shí)上，鋰硫電池也有天然的劣性，這也是為什么其余研究機(jī)構(gòu)遲遲沒(méi)有商業(yè)化的原因：首先是硫本身在充放電過(guò)程體積會(huì)膨脹數(shù)倍，進(jìn)而導(dǎo)致容量衰減;其次，在充放電過(guò)程中，硫還會(huì)產(chǎn)生溶解，使用壽命大打折扣;另外，硫的導(dǎo)電性也很差。當(dāng)然，這些問(wèn)題，驪電新能源正優(yōu)化解決方案，比如說(shuō)用導(dǎo)電的高聚物材料把硫牢牢捆住等方式。他們所研發(fā)的鋰硫電池還有一個(gè)科技進(jìn)步的地方，就是循環(huán)壽命很高，目前普通鋰硫電池的循環(huán)壽命在100-200次，他們能達(dá)到900次，已符合普通汽車(chē)的生命周期。

此外，在鋰硫電池的安全性方面，張久俊院士坦言由于鋰枝晶的自然存在，目前業(yè)界尚未完全消除這一現(xiàn)象，但他們通過(guò)在電芯的正極上使用活躍性相對(duì)低的材料、降低電壓等方式，提升電池的安全性，“總體來(lái)說(shuō)，安全性比三元鋰電池要高多了”。

“鋰硫電池從技術(shù)、成本等角度上講離汽車(chē)動(dòng)力電池大規(guī)模商業(yè)化也只有一步之遙。”張久俊院士表示，在鋰硫電池技術(shù)領(lǐng)域中，驪電新能源是離商業(yè)化市場(chǎng)最近的一個(gè)，預(yù)計(jì)未來(lái)將會(huì)成為千億級(jí)的企業(yè)。“對(duì)于鋰硫電池，技術(shù)已具備可普及的成熟度，可以進(jìn)行一定程度的產(chǎn)業(yè)化推廣。”