日本新能源崛起?研发出容量超8倍的新电池,我国该如何应对?
日本专家又推出新型电池了,据说这种电池的能量密度是铁锂电池的8倍,日本新能源产业是不是要崛起了?国产新能源该如何应对?
什么是锂硫电池 ?
其实锂硫电池的研发比较早,2013年锂硫电池就在实验室里诞生了。那个时候磷酸铁锂电池 和三元锂电池 还没有现在这么强,这三者属于竞争关系。
锂硫电池以金属锂作为负极 ,这一点和我们现在流行的磷酸铁锂电池正好相反。它以单质硫作为正极,在充电时,锂离子得到电子硫被还原成单质,放电的时候锂原子被氧化成锂离子,硫的电子变成硫化物!
锂硫电池有什么优点?
锂硫电池的最大优点就是能量密度高 ,现在电动车上使用的电池,能量密度最高的能达到280Wh/kg,锂硫电池的能量密度要远高于此,轻轻松松就能做到1500wh/kg。 如果你对这个没有什么概念,我们可以举一个例子。
特斯拉model3的续航里称为403公里,车上装备的是4680圆柱型三元锂电池,如果将这个电池换成硫锂电池,那么特斯拉的续航里程将达到2000公里,这个航程让很多燃油车都望尘莫及。
锂硫电池还有一个优点那就是造价便宜、正极原材料来源广。 日本的地质运动强烈,岛上有很多火山,这些火山周围富含硫磺矿,硫的价格便宜生产出来的电池自然也不贵。
这么好的电池为什么没有普及?
锂硫电池只比铁锂晚了十年左右,既然性能这么优异,为什么日本人不把它装在自家的汽车里?原因很简单,锂硫电池的缺点也很多。
首先锂硫电池的导电性非常不好 ,锂硫电池放电后的产物是硫化二锂 ,这种化合物是绝缘体并不导电。此外硫作为正极它的导电性能也非常的差,和碳相比它就是个绝缘体。
这还不是最糟糕的,锂硫电池在放电时,大量的硫化二锂与有机物电解液相互融合,形成一种胶状物质。 本来电解液的电阻很小,随着硫化二锂的慢慢渗入,电解液的电阻陡然增加,最后直接不导电了。而这时负极上的锂还没消耗完全,锂硫电池在刚开始放电时它的性能很优秀,放电时间越长电池内部的电阻就越高。
虽然现在市面上的电池都有这个毛病,但是锂硫电池的电阻升高实在是太快了,最后直接变成了绝缘体,这样的电池能量密度不论多大都是无用的,太多的能量冗余在电池里!
其次是锂硫电池形变太强了,没电时和有电时完全是两个样子。 电池充满后锂硫电池的体积会膨胀,放电的时候电池的体积会缩小,前后几乎差了一倍 ,这样的电池有谁敢用?插上充电器后电池就慢慢鼓起来,不了解的人可能还以为电池要爆炸了。
最后一点很致命,锂硫电池放电时部分硫化锂脱离导电骨架。
出现这个情况主要是因为硫化锂在电解液里的溶解度很小,外层的硫化锂很容易脱落,这就意味着无法通过可逆的充电,将硫离子变成单质硫或者是高阶的多硫物。 也就是说锂硫电池在充几次电后彻底变成了一次性电池,硫化锂脱落后这个电池就报废了,这一点是锂硫电池的致命缺陷。
它的形变大,我们可以留更多的空间余量,它的电阻高,我们可以在正极掺入一些导电物质增加正极导电性,但是这个不能可逆的充电缺点就很难让人接受了。
日本此次放出锂硫电池会影响我国的新能源市场吗?
答案很显然:不能。 锂硫电池和铁锂三元锂是一个时代的,它是竞争失败的产物,是走不出实验室的。我国是全球新能源产业的领跑者,后面跟着的是美国,日本和德国这些老牌燃油汽车制造强国已经被中美甩得很远。日本虽然发明了锂电池,但是这个领域的专利大多掌握在中美两国手中,专利壁垒已经形成,日本人很难打破。
此外锂电池中最核心的材料是锂,截止至2020年,全球已探明可开采的锂矿有1.2亿吨,其中有7000万吨掌握在中国人手中,锂电池使用的催化剂镍和钴我国也掌控了不少。 可以这么说,在锂电池这个领域,甭管是磷酸铁锂、钛酸铁锂亦或是三元锂、锂硫…只要是带锂字的都绕不开中国。
顺便说一句,宁德时代的钠离子电池能量密度已经达到了140W/kg,下一步就要冲击200w/kg了。锂硫电池池正极不论多便宜,它的负极还是要使用锂,我们已经开始搞钠电池了。 钠要比锂便宜得多,钠的来源几乎是无限的,海里面都是氯化钠,这个成本硫锂电池比得了吗?日本急着推出锂硫电池说明他们慌了。
其实日本是锂电池的创造国,他们的新能源产业应该很强才对,但是他们的路子走歪了。各大汽车厂都去研发储氢技术了 ,现在他们才回过神来,可惜已经被中美赶超了。
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