张久军:锂硫电池被认为是下一代电池

要实现全球碳中和目标，必须将全球平均温度控制在《巴黎协定》规定的工业化前2℃以内，到2040年全球电动汽车数量将达到6亿辆。

目前，全球新能源汽车市场正在加快发展。各国将新能源汽车的发展纳入国家战略，电动汽车产业将成为新一轮产业竞争的战略高地。在此背景下，对动力电池安全、性能、成本等标准的追求更加极端。其中，锂硫电池被认为是下一代电池。

3月16日至17日，以“好继往来”为主题，OFweek 2023(第七届)锂电池&电动汽车行业年会暨维科杯·2022锂电池行业年度评选颁奖典礼在深圳举行。

16日，EK转轮除湿命名为“电动汽车”&在动力电池特别会议上，加拿大皇家工程学院院士、福州大学材料科学与工程学院院长张九军就“高能锂离子电池和锂硫电池的发展：现状、挑战和前景”发表了主题演讲。

图片：张久俊院士

根据电解质的形式，锂电池主要有液体锂电池和全固体锂电池。能量密度、功率密度、循环寿命、成本和安全性是评估锂电池的五个标准。

因此，张久军认为，锂电池具有能量和功率密度高、型号和尺寸多样的优点，可根据设备要求自由配置能量。自放电速率低，每月能量损失约5-10%，但存在电池寿命不足、内阻高、安全问题等缺点。

对此，张久军指出，通过研究新型纳米材料，可以提高循环寿命，减少充电时间；通过改进装配模式，可以提高安全性能

锂硫电池被认为是未来可能取代锂电池的电池技术之一。其优点是比现有锂电池轻、耐低温、能量密度高2倍左右。同时，由于硫储量丰富，价格低廉，锂硫电池的价格竞争力更强。

张久军指出，锂硫电池仍有极低的电导率和体积膨胀（放电时约70%的体积膨胀）、穿梭效应(中间放电产品穿过隔膜，直接与Li负极反应)、Li负极安全（Li 枝晶，穿透隔膜导致短路)等问题。

对此，张久俊介绍，可以通过四大策略进行改进和改进。部分研究方法如下：

1、正极材料与氧化石墨烯混合，在包裹的复合颗粒中形成多硫化物扩散，从而抑制穿梭效果，提高库仑效率和循环寿命；

2、负极形成聚合物保护层：在锂金属表面涂上铝醇盐聚合物SEI膜，有效抑制枝晶生长，防止电解质对锂金属的腐蚀，保护层在循环中保持稳定，不易破裂。

3、隔膜改性催化剂涂层：在隔膜阴极表面涂一层催化剂，催化转化可溶性多硫化物，降低穿梭效果，提高电池性能；

4、硫中的电解质添加剂，如含硫添加剂，包括SEI成膜添加剂和导电添加剂，抑制活性硫的溶解。

张久军认为，虽然锂硫电池技术仍存在一些问题，但该技术具有预期的成熟度，可以进行工业化初步试验。

目前，各国企业都有研究布局。例如，美国的Sion 2017年，Power公司发布了锂硫电池数据：300Wh/Kg的能量密度和400次的循环寿命，400Wh/Kg电池的循环寿命约为150次，但数据来自350mah的小电池。

韩国LG新能源锂硫电池配备无人机测试电池的长效性，锂硫电池的能量密度为410wh/kg，预计锂硫电池将于2025年后批量生产正极硫碳复合物和负极锂金属。

2021年南京力电新能源公司发布的锂硫电池能量密度为350Wh/Kg，电池循环寿命达到1000次。