日本專家又推出新型電池了,據說這種電池的能量密度是鐵鋰電池的8倍,日本新能源產業是不是要崛起了?國產新能源該如何應對?
什麽是鋰硫電池?
其實鋰硫電池的研發比較早,2013年鋰硫電池就在實驗室裏誕生了。那個時候磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池還沒有現在這麽強,這三者屬於競爭關係。
鋰硫電池以金屬鋰作為負極,這一點和我們現在流行的磷酸鐵鋰電池正好相反。它以單質硫作為正極,在充電時,鋰離子得到電子硫被還原成單質,放電的時候鋰原子被氧化成鋰離子,硫的電子變成硫化物!
鋰硫電池有什麽優點?
鋰硫電池的最大優點就是能量密度高,現在電動車上使用的電池,能量密度最高的能達到280Wh/kg,鋰硫電池的能量密度要遠高於此,輕輕鬆鬆就能做到1500wh/kg。如果你對這個沒有什麽概念,我們可以舉一個例子。
特斯拉model3的續航裏稱為403公裏,車上裝備的是4680圓柱型三元鋰電池,如果將這個電池換成硫鋰電池,那麽特斯拉的續航裏程將達到2000公裏,這個航程讓很多燃油車都望塵莫及。
鋰硫電池還有一個優點那就是造價便宜、正極原材料來源廣。日本的地質運動強烈,島上有很多火山,這些火山周圍富含硫磺礦,硫的價格便宜生產出來的電池自然也不貴。
這麽好的電池為什麽沒有普及?
鋰硫電池隻比鐵鋰晚了十年左右,既然性能這麽優異,為什麽日本人不把它裝在自家的汽車裏?原因很簡單,鋰硫電池的缺點也很多。
首先鋰硫電池的導電性非常不好,鋰硫電池放電後的產物是硫化二鋰,這種化合物是絕緣體並不導電。此外硫作為正極它的導電性能也非常的差,和碳相比它就是個絕緣體。
這還不是最糟糕的,鋰硫電池在放電時,大量的硫化二鋰與有機物電解液相互融合,形成一種膠狀物質。本來電解液的電阻很小,隨著硫化二鋰的慢慢滲入,電解液的電阻陡然增加,最後直接不導電了。而這時負極上的鋰還沒消耗完全,鋰硫電池在剛開始放電時它的性能很優秀,放電時間越長電池內部的電阻就越高。
雖然現在市麵上的電池都有這個毛病,但是鋰硫電池的電阻升高實在是太快了,最後直接變成了絕緣體,這樣的電池能量密度不論多大都是無用的,太多的能量冗餘在電池裏!
其次是鋰硫電池形變太強了,沒電時和有電時完全是兩個樣子。電池充滿後鋰硫電池的體積會膨脹,放電的時候電池的體積會縮小,前後幾乎差了一倍,這樣的電池有誰敢用?插上充電器後電池就慢慢鼓起來,不了解的人可能還以為電池要爆炸了。
最後一點很致命,鋰硫電池放電時部分硫化鋰脫離導電骨架。
出現這個情況主要是因為硫化鋰在電解液裏的溶解度很小,外層的硫化鋰很容易脫落,這就意味著無法通過可逆的充電,將硫離子變成單質硫或者是高階的多硫物。也就是說鋰硫電池在充幾次電後徹底變成了一次性電池,硫化鋰脫落後這個電池就報廢了,這一點是鋰硫電池的致命缺陷。
它的形變大,我們可以留更多的空間餘量,它的電阻高,我們可以在正極摻入一些導電物質增加正極導電性,但是這個不能可逆的充電缺點就很難讓人接受了。
日本此次放出鋰硫電池會影響我國的新能源市場嗎?
答案很顯然:不能。鋰硫電池和鐵鋰三元鋰是一個時代的,它是競爭失敗的產物,是走不出實驗室的。我國是全球新能源產業的領跑者,後麵跟著的是美國,日本和德國這些老牌燃油汽車製造強國已經被中美甩得很遠。日本雖然發明了鋰電池,但是這個領域的專利大多掌握在中美兩國手中,專利壁壘已經形成,日本人很難打破。
此外鋰電池中最核心的材料是鋰,截止至2020年,全球已探明可開采的鋰礦有1.2億噸,其中有7000萬噸掌握在中國人手中,鋰電池使用的催化劑鎳和鈷我國也掌控了不少。可以這麽說,在鋰電池這個領域,甭管是磷酸鐵鋰、鈦酸鐵鋰亦或是三元鋰、鋰硫…隻要是帶鋰字的都繞不開中國。
順便說一句,寧德時代的鈉離子電池能量密度已經達到了140W/kg,下一步就要衝擊200w/kg了。鋰硫電池池正極不論多便宜,它的負極還是要使用鋰,我們已經開始搞鈉電池了。鈉要比鋰便宜得多,鈉的來源幾乎是無限的,海裏麵都是氯化鈉,這個成本硫鋰電池比得了嗎?日本急著推出鋰硫電池說明他們慌了。
其實日本是鋰電池的創造國,他們的新能源產業應該很強才對,但是他們的路子走歪了。各大汽車廠都去研發儲氫技術了 ,現在他們才回過神來,可惜已經被中美趕超了。