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新型電池讓手機充1次可續航5天 鋰硫電池有什么

澳大利亞莫納什大學的研究團隊開發出一種新的鋰硫電池,能讓智能手機實現充一次電續航5天,還能讓電動汽車行駛約1000公里。

此前“充電5分鐘,通話兩小時”的廣告語讓OPPO手機的銷量一度創當季新高,可見手機電池的續航時間對于顧客使用體驗來說是至關重要的。日前,據外媒報道稱,澳大利亞莫納什大學的研究團隊開發出一種新的鋰硫電池,能讓智能手機實現充一次電續航5天,還能讓電動汽車行駛約1000公里。不過該電池要應用于實際生活可能還要進一步研發,需要等待。那么,這里科學家開發的鋰硫電池是什么呢?

鋰硫電池是什么

鋰硫電池是鋰電池的一種,是以硫元素作為電池正極,金屬鋰作為負極的一種鋰電池。單質硫在地球中儲量豐富,具有價格低廉、環境友好等特點。利用硫作為正極材料的鋰硫電池,其材料理論比容量和電池理論比能量較高,分別達到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg ,遠遠高于商業上廣泛應用的鈷酸鋰電池的容量(<150mAh/g)。并且硫是一種對環境友好的元素,對環境基本沒有污染,是一種非常有前景的鋰電池。

典型的鋰硫電池一般采用單質硫作為正極,金屬鋰片作為負極,它的反應機理不同于鋰離子電池的離子脫嵌機理,而是電化學機理。鋰硫電池以硫為正極反應物質,以鋰為負極。

那么,對于電池的使用,并不局限于手機,還包括近幾年火爆的新能源汽車行業,對于汽車而言,續航的能力象征了這輛汽車的性能,也預示著這輛是否符合顧客的要求,同時反映了銷量。因為,人們開車出門不可能說充充電開幾個小時就沒電了,停在半路多尷尬,這極大了影響了效率,如果續航時間不達標,還不如選擇燃油車。

新型電池汽車續航翻10倍

隨著國家新能源汽車補貼政策逐步收緊,新能源汽車特別是純電動汽車的發展越來越被制約,制約純電動汽車最大的因素就是電池的續航問題。

目前最好的電動車特斯拉,標定續航也不過560公里,而純電動汽車的續航卻不像燃油汽車標定續航那么穩定,特斯拉在實際路況,溫度等很多影響下,實際在300公里的續航,甚至很多需要辦事的車主,200公里就要開始思考導航充電樁了。

如今的主流電池就是鋰電池,細分后,上等電池為三元鋰電池,所有的研究集中方向已經停滯在尋找新的儲能元素,而是集中在如何高效排列電池組,如何高密度化現有電池。這樣的工藝,可以預見,只會產生量產。

真正迎來質變的,可能都是現在的非主流電池儲能研究方向,比如固態氟離子電池。這種電池儲能可能比現在的鋰電池要提高十倍,也就是說,是現有標定續航十倍---1500公里。

關于鋰離子電池和鋰硫電池的電解液

鋰離子電池的電解液的溶質為LiPF6,濃度為1 M,溶劑為體積比為1:1:1的碳酸乙烯酯 (EC) /碳酸二甲酯 (DMC) /碳酸甲乙酯 (EMC) 的混合物;鋰硫電池的電解液的為1M的雙三氟甲烷磺酰亞胺鋰(LiTFSI)溶于1,3-二氧戊環(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)=1:1 V%,并添加1%的LiNO3。

鋰離子電池的充放電電壓范圍更寬,鋰離子電池用的電解液好像也沒用于鋰硫電池。

單質硫及其放電產物硫化鋰的電導率很低,降低了正極材料的利用率和循環壽命。鋰離子電池相對不存在這么嚴重的問題,因此為了彌補這一點,需要選擇對于鋰硫來說更優的電解液,鋰硫一般都用的有機電解液。

根據中研普華研究院2020-2025年鋰電池材料市場發展現狀調查及供需格局分析預測報告顯示:

近幾十年來,為了提高活性物質硫的利用率,限制多硫化鋰的溶解以及電池循環性能差的問題,研究者在電解質及復合正極材料改性等方面進行了大量探索研究。對于電解質的改性,主要是采用固體電解質、凝膠電解質或在電解液中添加LiNO3離子液體等措施,以限制電極反應過程中產生的多硫化鋰溶解和減小"飛梭效應",提高了活性物質硫的利用率,從而達到改善鋰硫電池的循環性能的目的。

目前,全球鋰離子電池電解液的供應商主要集中在中、日、韓三國。日本及韓國的主要廠商包括日本宇部興產株式會社、三菱化學株式會社及韓國旭成化學(Panax-Etec)等,主要供應日本、韓國本土企業和部分在華日資、韓資企業。我國電解液產業起步晚于日本和韓國,但發展勢頭強勁,經過多年來持續的工改進和技術積累,已經具備了一定的國際競爭能力,我國已經成為全球最大的鋰離子電池電解液生產國,電解液企業在全球市場的份額不斷擴大。除本公司以外,國內鋰離子電池電解液企業主要有新宙邦、天賜材料、國泰華榮、天津金牛、東莞杉杉等公司。

根據中研普華調研發現,目前,國內電解液及其材料生產企業名錄,在48家企業中,34家生產電解液,15家生產六氟磷酸鋰,4家生產添加劑,3家涉及溶劑業務。其中2016年新宙邦科技、國泰華榮化工、天賜高新材料等前10龍頭企業鋰電電解液產量市場占有率達到89.2%。

全球電解液需求量需求在2020年將達到28.8萬噸,對應2016年全球14.28萬噸的銷量,年復合增長率達到19.17%。預計在2019年之前全球及國內電解液行業的整體現狀將呈現供大于求的現象。預計2019年之前,六氟磷酸鋰的行業狀態和電解液一樣,也是供過于求。

隨著鋰電池材料行業競爭的不斷加劇,中研普華研究院對中國鋰電池材料行業的內外部環境、行業發展現狀、產業鏈發展狀況、市場供需、競爭格局、標桿企業、發展趨勢、機會風險、發展策略與投資建議等進行了分析,并重點分析了我國鋰電池材料行業將面臨的機遇與挑戰,對鋰電池材料行業未來的發展趨勢及前景作出審慎分析與預測

想要了解更多關于鋰電池材料市場行業專業分析,請關注中研普華研究院報告《2020-2025年鋰電池材料市場發展現狀調查及供需格局分析預測報告》

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