張久俊院士

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

鋰硫電池主要問題是導電性能較差

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

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

多聚物石墨烯材料可提高性能

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

此外，他們還發(fā)展了一些碳硫碳復合物和硫酸銨復合物，提高了材料的庫倫效率和壽命;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，形成碳氧硫共價鍵，從而抑制硫溶解的穿梭效應，成為可以量產(chǎn)的正極材料。

鋰硫電池可以進行一定程度產(chǎn)業(yè)化推廣

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

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

“要想讓純電動汽車在常規(guī)路況下能有長續(xù)航能力，行業(yè)中普遍認為動力電池的能量密度得達到500Wh/kg，而這個數(shù)值理論上能實現(xiàn)1000公里。對于這個技術(shù)指標，目前鋰硫電池和鋰空電池在理論上可以達到，其中，鋰空電池能量密度更高，理論上能達到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，目前還無法達到商業(yè)運用。”張久俊院士說到。

但鋰硫電池不一樣，技術(shù)相對成熟，國內(nèi)目前能達到348Wh/kg，而驪電公司的試樣品，已達到500Wh/kg，遠超競爭對手。“后面我們還將對電芯的負極進一步研發(fā)，同時優(yōu)化正極。”張久俊院士表示，事實上，鋰硫電池也有天然的劣性，這也是為什么其余研究機構(gòu)遲遲沒有商業(yè)化的原因：首先是硫本身在充放電過程體積會膨脹數(shù)倍，進而導致容量衰減;其次，在充放電過程中，硫還會產(chǎn)生溶解，使用壽命大打折扣;另外，硫的導電性也很差。當然，這些問題，驪電新能源正優(yōu)化解決方案，比如說用導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科技進步的地方，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，他們能達到900次，已符合普通汽車的生命周期。

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，但他們通過在電芯的正極上使用活躍性相對低的材料、降低電壓等方式，提升電池的安全性，“總體來說，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動力電池大規(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)化市場最近的一個，預計未來將會成為千億級的企業(yè)。“對于鋰硫電池，技術(shù)已具備可普及的成熟度，可以進行一定程度的產(chǎn)業(yè)化推廣。”