张久俊院士：锂硫电池可以进行产业化初试！

要想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》规定的工业化前水平2℃之内的目标，到2040年全球电动汽车的数量将需要达到6亿辆。

目前全球新能源汽车市场呈现加速发展的态势，各国将发展新能源汽车纳入国家战略，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，对于动力电池的安全、性能、成本等标准的追求更加极致。这其中，锂硫电池被认为是下一代电池。

3月16-17日，以“‘锂’好继往开来”为主题， 2023（第七届）锂电池&电动汽车产业年会暨维科杯·2022锂电行业年度评选颁奖典礼在深圳举行。

在16日由EK转轮除湿冠名的“电动汽车&动力电池专场”上的会议上，加拿大皇家工程院院士、福州大学材料科学与工程学院院长张久俊带来“高能锂离子电池及锂硫电池的发展：现状、挑战、展望”的主题演讲。

图：张久俊院士

根据电解质形态划分，锂电池主要有液态锂电池和全固态锂电池两种，能量密度、功率密度、循环寿命、成本、安全性是评估锂电池的五大标准。

因此，张久俊认为，锂电池具有高能量和功率密度，有各种型号和尺寸，可根据装置要求自由配置能量，自放电速率低，每月损失大约5-10%能量等优势，但存在电池寿命不够、内阻高、安全问题等缺点。

对此，张久俊指出，可以通过研究新型纳米材料，提高循环寿命，减少充电时间；通过改进组装模式，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，其优点是比现有的锂电池更轻，更耐低温，能量密度也高出2倍左右。同时由于硫储量丰富，且价格不高，因此锂硫电池的价格竞争力更强。

张久俊指出，锂硫电池还存在电导率极低、体积膨胀（在放电时伴随约70%的体积膨胀）、穿梭效应（中间放电产物穿过隔膜，直接与Li负极发生反应）、Li负极安全性（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善与提高。部分研究方法如下：

1、正极材料掺杂氧化石墨烯，形成多硫化物在包裹的复合颗粒内部扩散，进而抑制穿梭效应，提高库仑效率和循环寿命；

2、负极形成聚合物保护层：通过MLD技术在锂金属表面涂覆一种铝醇盐聚合物SEI膜，有效地抑制了枝晶生长、防止电解液对锂金属的腐蚀，保护层可在循环中保持稳定，不易破裂。

3、隔膜改性-催化剂涂层：在隔膜阴极面涂敷一层催化剂以催化转化可溶性多硫化物以减少穿梭效应，提高电池性能；

4、硫里边电解质添加剂，例如含硫添加剂，其包括SEI成膜添加剂、导电添加剂，抑制活性硫的溶解。

张久俊认为，尽管锂硫电池技术还存在一些问题，但技术已有可期的成熟度，可以进行产业化的初试。

目前各国企业已有研究布局。例如美国Sion Power公司2017年发布了锂硫电池数据：300Wh/Kg的能量密度及400次的循环寿命，在400Wh/Kg电池循环寿命约150次，但数据是在350mAh的小电池推算而来。

韩国LG新能源锂硫电池已装配无人机测试电池长效性，锂硫电池的能量密度为410wh/kg，正极用硫碳复合物，负极用锂金属，预计2025年后批量生产锂硫电池。

中国南京骊电新能源公司2021年发布的锂硫电池能量密度为350Wh/Kg，电池循环寿命达到1000次。