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专访院士张久俊:锂硫电池即将掀起新一轮电池革命

更新日期:2021-01-14 19:01:56

​作为纯电动汽车三大核心部件之一的动力电池,从开始运用至今,一直充满着技术线路的争执,从钛酸锂电池,到磷酸铁锂电池、三元锂电池,各有优劣,但不可否认的是每一种类型电池的出现,不仅是对技术的追求,更是背后产业链的博弈。

  在宁德时代、LG化学、国轩高科等电池制造大户们兵戎相见时,另一条技术线路的电池正悄然跨步发展,或者可以这样说,一旦商业化颠覆现有电池产业格局或许只是一夜间的事。
  张久俊,加拿大皇家科学院院士、加拿大工程院院士、加拿大工程研究院院士,上海大学可持续能源研究院院长,国际电化学能源科学院创始人,2020年入选南京市顶尖专家,在浦口区创立了南京骊电新能源科技,从事锂硫电池的研究与运用开发。
  纯电动汽车的续航能力跟动力电池的能量密度相关,从目前新能源汽车推广使用过程中发现,里程焦虑的情况依旧没有得到根本改变。也正因此,无论是此前工信部《汽车产业中长期发展规划》还是新能源汽车补贴中的硬性要求,都对动力电池的能量密度提出了相应要求。而现实是,商业化中能量密度最高的三元锂电池,其能量密度在300Wh/kg,已经达到了极限,很难再有提升空间。
  张久俊向记者表示,要想让纯电动汽车在常规路况下能有长续航能力,行业中普遍认为动力电池的能量密度得达到500Wh/kg,而这个数值理论上能实现1000公里。对于这个技术指标,目前锂硫电池和锂空电池在理论上可以达到,其中,锂空电池能量密度更高,理论上能达到3000Wh/kg,但受制于技术水平限制,目前只能在200Wh/kg以下,此外,锂空电池的循环寿命也不够,目前还无法达到商业运用。
  但锂硫电池不一样,技术相对成熟,国内目前能达到348Wh/kg,而骊电公司的试样品,已达到500Wh/kg,远超竞争对手。“后面我们还将对电芯的负极进一步研发,同时优化正极。”张久俊表示,事实上,锂硫电池也有天然的劣性,这也是为什么其余研究机构迟迟没有商业化的原因:首先是硫本身在充放电过程体积会膨胀数倍,进而导致容量衰减;其次,在充放电过程中,硫还会产生溶解,使用寿命大打折扣;另外,硫的导电性也很差。当然,这些问题,骊电新能源正优化解决方案,比如说用导电的高聚物材料把硫牢牢捆住等方式。他们所研发的锂硫电池还有一个科技进步的地方,就是循环寿命很高,目前普通锂硫电池的循环寿命在100-200次,他们能达到900次,已符合普通汽车的生命周期。
  此外,在锂硫电池的安全性方面,张久俊坦言由于锂枝晶的自然存在,目前业界尚未完全消除这一现象,但他们通过在电芯的正极上使用活跃性相对低的材料、降低电压等方式,提升电池的安全性,“总体来说,安全性比三元锂电池要高多了”。
  “锂硫电池从技术、成本等角度上讲离汽车动力电池大规模商业化也只有一步之遥。”张久俊表示,在锂硫电池技术领域中,骊电新能源是离商业化市场最近的一个,预计未来将会成为千亿级的企业。
  》》》换条道,或许是一片蓝海
  中国,新能源汽车的使用走在全球前沿,按照《新能源汽车产业发展规划(2021-2035)》(以下简称《规划》),到2025年,新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的20%左右。这一信号将层层传导下去,无论是汽车主机厂还是配套商,都在依照《规划》调整策略。
  对于各地方产业而言,及时抓住政策导向,适时引入头部研发机构、企业,优化产业结构变得尤为重要。在浦口区科技局的《2020 年新能源汽车行业研究报告》看来,《规划》发布之后,主流的动力电池企业对上游资源及材料有较强的主导力,与主机厂也有较为密切的关联,是供给侧的主导核心,从目前发展来看,未来将会向着高能量密度、低成本、快充等技术方向发展。
  市场决定一切,要从根本上解决新能源汽车里程焦虑,唯有降低电耗和提升电池能量密度。而原有电池能量密度已达到极限,尝试更换一条线路未尝不可,更何况现有研发机构已做出成品来,即将跨入商业运用。(来自新华报业网

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