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日本研發(fā)出8倍容量鋰硫電池

早在2021年，《日本經(jīng)濟(jì)新聞》中文版“日經(jīng)中文網(wǎng)”就對(duì)外宣布了日本的一個(gè)大動(dòng)靜：在很多國家都在爭(zhēng)相研究的電池領(lǐng)域，日本率先取得了進(jìn)步。

關(guān)西大學(xué)與杰士湯淺公司共同研發(fā)出了一款新的輕型鋰硫電池，理論容量是傳統(tǒng)鋰電池的8倍之多。

這款新電池的材質(zhì)采用的是帶微孔的碳粒，質(zhì)能密度高于現(xiàn)有鋰電池兩倍，大概是每千克370多瓦時(shí)，極大地延長(zhǎng)了電池的使用時(shí)間。

《日本經(jīng)濟(jì)新聞》中文版“日經(jīng)中文網(wǎng)”發(fā)布的相關(guān)報(bào)道

而此消息一出，電動(dòng)汽車行業(yè)瞬間沸騰了。

原來純電動(dòng)汽車上常用的鋰電池質(zhì)能密度才每千克200到300瓦時(shí)，大容量新電池的誕生，標(biāo)志著曾經(jīng)充電難，充電時(shí)間長(zhǎng)的電動(dòng)車即將迎來新的革命。

不過對(duì)于該行業(yè)的反應(yīng)，湯淺公司卻淡定地表示，新電池是要用在電動(dòng)飛機(jī)上的。這句話，比電動(dòng)汽車行業(yè)技術(shù)革新還讓人震驚。

杰士湯淺表示要將新電池應(yīng)用到電動(dòng)飛機(jī)上

湯淺公司在2021年宣布造出這款新鋰硫電池時(shí)，還曾放言要在2023年繼續(xù)把該電池的質(zhì)能密度提高到每千克500瓦時(shí)。

現(xiàn)在已經(jīng)到了2023年，不管湯淺公司的電池有沒有用到飛機(jī)上，面對(duì)日本的新能源事業(yè)崛起，其他國家都應(yīng)該引起重視，尤其是我國。

在國際上，我國一直處于能源革命的前列，如果日本的新電池在世界上普及，我國的新能源技術(shù)又將何去何從呢？

日本這款鋰硫電池是其新能源領(lǐng)域的一種進(jìn)步

鋰硫電池和鋰電池的區(qū)別

我們先來簡(jiǎn)單介紹一下這種電池和常見鋰電池的區(qū)別吧。

市面上應(yīng)用多年的鋰電池是用鋰金屬、鋰合金做電池正負(fù)極的，鋰硫電池不同，它用的是硫元素做正極，金屬鋰做負(fù)極。

鋰電池在使用和保存上都要特別小心，使用不當(dāng)會(huì)發(fā)生爆炸。

鋰電池在保存和使用上需要格外注意

因?yàn)殇囯姵氐碾姵匦倦妷焊哂?.2伏時(shí)，就會(huì)隨著電壓越高而產(chǎn)生危險(xiǎn)，如果高于這個(gè)電壓還在繼續(xù)充電，電池內(nèi)的電解液就會(huì)產(chǎn)生氣體使得外殼鼓脹起來。電池外殼膨脹后，進(jìn)入電池里的氧氣和鋰原子發(fā)生反應(yīng)，很容易爆炸。

這種情況，相信很多人都在自己的手機(jī)電池上見過，充電過久電池會(huì)鼓起來，再不注意的話手機(jī)就爆炸了。所以，鋰電池在充電的時(shí)候得特別注意電壓上限問題。

而且鋰電池廢棄后，如果處理不當(dāng)，還會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。

廢棄鋰電池需要處理好，不然會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染

但鋰硫電池相對(duì)來說對(duì)環(huán)保比較友好，也不像鋰電池那樣容易爆炸。因?yàn)樗恼?fù)極跟鋰電池用的材料不同，所以反應(yīng)機(jī)理也不同。

鋰硫電池的優(yōu)點(diǎn)

前面有提到，鋰硫電池質(zhì)能密度高，使用到電子產(chǎn)品上，充電速度和續(xù)航時(shí)間都能得到極大的提升。那么密度高是否表示電池的重量和體積也增加了呢？

鋰硫電池的充電速度得到了極大的提升

并不是。

正是因?yàn)殇嚵螂姵氐娜萘渴卿囯姵氐?倍，所以反過來在電池容量相同的情況下，鋰硫電池的重量和體積都會(huì)比鋰電池小的多，這可以讓我們?nèi)粘Ｊ褂玫囊苿?dòng)電子設(shè)備的體積也跟著縮小，更便于隨身攜帶。

鋰硫電池的容量比鋰電池大，相同容量下會(huì)更小更輕

而鋰硫電池的這幾個(gè)優(yōu)勢(shì)，若是放在新能源汽車上，估計(jì)會(huì)產(chǎn)生革命性的進(jìn)步。

以電動(dòng)車領(lǐng)先品牌特斯拉來舉例，比如Model3，根據(jù)版本不同，通常的續(xù)航里程在480到675公里之間。Model3現(xiàn)在裝的是兩種鋰電池：磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池，如果換成鋰硫電池，Model3的續(xù)航里程將增加到2000多公里，這下就完全吊打所有的燃油車了。

要知道，燃油車目前正在逐步被新能源車取代，原因就是油價(jià)太貴，尾氣排放污染環(huán)境等。而新能源車雖然現(xiàn)在的好評(píng)率也不太高，但主要原因還是電池容量低導(dǎo)致的續(xù)航里程短，跑長(zhǎng)途經(jīng)常會(huì)擔(dān)憂路上充電的問題。

新能源汽車的電池容量限制導(dǎo)致其續(xù)航里程短

如果日本的鋰硫電池普及在新能源汽車上，充電和續(xù)航問題解決，那么它的銷量絕對(duì)會(huì)快速翻番。

并且買家也不用過于擔(dān)心價(jià)格問題，鋰硫電池的造價(jià)遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鋰電池，因?yàn)閱钨|(zhì)硫（硫磺）在地表的儲(chǔ)存量很豐富，日本的地理環(huán)境在這方面很有優(yōu)勢(shì)。

日本是個(gè)島國，處在環(huán)太平洋火山地震帶上，地質(zhì)運(yùn)動(dòng)頻繁且火山多，火山周圍富含單質(zhì)硫，所以做電池的材料價(jià)格很低廉，這也是日本能大量生產(chǎn)鋰硫電池的一大先決條件。

日本處于環(huán)太平洋火山帶上，硫資源豐富

鋰硫電池有這么大的好處，那它究竟能不能普及？

有人很看好鋰硫電池的前景，宣稱它能占領(lǐng)未來新能源產(chǎn)業(yè)的大部分市場(chǎng)，可這個(gè)理想未必能實(shí)現(xiàn)。

鋰硫電池的主要缺點(diǎn)有：壽命短，導(dǎo)電性差，能耗大，并且充電過程中容易產(chǎn)生枝晶等等。要解決這些問題，得重新考慮電池的電解液和正極材料的選擇，才能更正硫不導(dǎo)電的問題，和充電過程中可能出現(xiàn)的體積膨脹這個(gè)鋰電池的通病。

當(dāng)然，湯淺公司和日本關(guān)西大學(xué)Masashi Ishikawa教授在研發(fā)過程中也注意到了這個(gè)問題，所以才在材質(zhì)上選擇的是帶微孔的碳粒，導(dǎo)電性也提高了不少。但是，目前的解決方法只能是相對(duì)于過往有所改善，到完全解決問題投入市場(chǎng)還有待繼續(xù)研究。

不同粒徑硫-微孔活化碳復(fù)合電極在不同電解質(zhì)中的電池性能

鋰硫電池雖然不像鋰電池那么容易爆炸，也不代表它不會(huì)爆炸，尤其是它的容量還那么大。

中國要著急應(yīng)對(duì)嗎？

那么，分析了日本的新能源技術(shù)，面對(duì)這種有利有弊，前景模糊的產(chǎn)品，我們?cè)撛趺醋瞿?？是先觀望一下，還是馬上想應(yīng)對(duì)招數(shù)？

其實(shí)也不用太著急，只要客觀地看待鋰硫電池的發(fā)展就好。因?yàn)?strong>如果鋰硫電池真的特別好，相信馬斯克為了特斯拉早就先于日本投錢生產(chǎn)了。

市場(chǎng)會(huì)檢測(cè)這種電池的性能究竟如何

而且，日本雖然在鋰硫電池的研制上取得了階段性進(jìn)步，但鋰硫電池并不是什么新興產(chǎn)品，而是同前面提到的三元鋰電池、磷酸鐵鋰電池屬同一時(shí)代產(chǎn)品。從特斯拉選擇這兩種電池的情況也能看出，鋰硫電池當(dāng)年是敗給了它們，只是日本不放棄，想再做些突破而已。

跟日本比，我國在鋰電池方面主要研究的是磷酸鐵鋰電池，把這個(gè)專業(yè)研究好，同樣也能在新能源領(lǐng)域取得一席之地，不是非要跟日本競(jìng)爭(zhēng)鋰硫電池。日本在新能源領(lǐng)域也一直落后于中國，現(xiàn)在趕一趕進(jìn)度無可厚非。

磷酸鐵鋰電池

如今新能源領(lǐng)域中有很多專利掌握在中國手里，拿新能源汽車舉例，根據(jù)近兩年企查查發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，比亞迪汽車手握9426項(xiàng)專利，重慶長(zhǎng)安汽車5243項(xiàng)，北京新能源汽車4005項(xiàng)；這些企業(yè)自己的發(fā)明的專利分別是4368項(xiàng)、1261項(xiàng)、934項(xiàng)。

我國掌握的這些新能源技術(shù)，不僅能用在電動(dòng)汽車上，別的領(lǐng)域也能使用，所以大可不必因此焦慮。

只是在鋰礦上，根據(jù)民生證券發(fā)布研究報(bào)告，中國的鋰資源比較依賴進(jìn)口，比較容易被人卡脖子，因此在發(fā)展新能源上，我國需要為長(zhǎng)遠(yuǎn)問題做打算。而日本想要從鋰硫電池中殺出一片天地，也還需努力。

我國鋰資源對(duì)外依賴度比較高