详解锂硫电池技术：面临成本与耐久性挑战

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详解锂硫电池技术：面临成本与耐久性挑战

时间:2015-11-17 09:18来源:科技日报作者:西顾

点击: 次

　　电池联盟网讯美国媒体日前发表文章指出，不论电池组驱动的纯电动汽车，还是燃料电池电动汽车，都存在成本和耐久性挑战。主要技术难点包括：

　　锂离子电池组比能明显超过0.25千瓦时/千克的电池系统，至今都没能实现。因此对于中型车市场而言，基于锂离子电池组驱动的纯电动汽车单次充电续航里程超过300公里暂时还没有理论可能，即便有相关产品问世，价格也是一般消费者难以承受得起的。

　　以锂作为基础的锂/空气或者锂/氧气电池系统，目前缺乏稳定的电极组件和电解质材料，无法保证在充放电循环过程中氧气的再生还原率达到100%。所以未来的基础研究和材料开发中，要对锂/氧气电池的可行性展开进一步的验证。

　　锂/硫电池组很难获得理想的比重能量密度，无论采用何种电极材料，锂/硫电池组可达到的比体积能量密度都大幅度低于传统锂离子电池组。为了使得电池单元的比重能量密度具有竞争力，锂/硫电池组需要相当大的表面积容量（大于4毫安时/平方厘米）和非常高的阴极硫含量（大于60%）。

　　在比体积能量密度方面，锂/硫电池组单元完全比不上传统锂离子电池组。但是考虑成本因素，锂/硫电池组可能有一定优势，因为提高生命周期和安全性的附加部件（扩散膜等）价格相对较低。如果固体电解质界面膜被研发出来阻止电解液的持续消耗，应用硅材料取代金属锂作为阳极材料，将有可能提高能量密度和延长生命周期。锂/硫电池组的硅阳极依然是一个开放性问题，涉及到怎样与锂相兼容，方法包括工业可行的预处理锂化工艺，或者用硫化锂代替硫阴极。

　　在过去的十年中，氢气燃料电池得到了非常大的进步。阴极高活性催化剂理念正将每辆燃料电池汽车的铂金使用量缩减到10克以下。脱合金化技术加工的新类型铂/铝催化剂展示了出色的电压循环稳定性，达到美国能源部设定的标准。现在的挑战是把先进的催化剂理念与高耐久性载体材料结合到一起，以便确保在整个汽车使用期限内燃料电池的性能表现。除此之外，低铂金负载造成的质量传输损失还需要得到更详细的理解，从而更好地降低损失量。燃料电池介质膜面临的最主要挑战是，发掘那些适用于高工作温度和相对低湿度环境下的材料，帮助简化系统设计、提高排热效率以及减小空气压缩机的能量损失。

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