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新型电池让手机充1次可续航5天 锂硫电池有什么

澳大利亚莫纳什大学的研究团队开发出一种新的锂硫电池,能让智能手机实现充一次电续航5天,还能让电动汽车行驶约1000公里。

此前“充电5分钟,通话两小时”的广告语让OPPO手机的销量一度创当季新高,可见手机电池的续航时间对于顾客使用体验来说是至关重要的。日前,据外媒报道称,澳大利亚莫纳什大学的研究团队开发出一种新的锂硫电池,能让智能手机实现充一次电续航5天,还能让电动汽车行驶约1000公里。不过该电池要应用于实际生活可能还要进一步研发,需要等待。那么,这里科学家开发的锂硫电池是什么呢?

锂硫电池是什么

锂硫电池是锂电池的一种,是以硫元素作为电池正极,金属锂作为负极的一种锂电池。单质硫在地球中储量丰富,具有价格低廉、环境友好等特点。利用硫作为正极材料的锂硫电池,其材料理论比容量和电池理论比能量较高,分别达到 1675m Ah/g 和 2600Wh/kg ,远远高于商业上广泛应用的钴酸锂电池的容量(<150mAh/g)。并且硫是一种对环境友好的元素,对环境基本没有污染,是一种非常有前景的锂电池。

典型的锂硫电池一般采用单质硫作为正极,金属锂片作为负极,它的反应机理不同于锂离子电池的离子脱嵌机理,而是电化学机理。锂硫电池以硫为正极反应物质,以锂为负极。

那么,对于电池的使用,并不局限于手机,还包括近几年火爆的新能源汽车行业,对于汽车而言,续航的能力象征了这辆汽车的性能,也预示着这辆是否符合顾客的要求,同时反映了销量。因为,人们开车出门不可能说充充电开几个小时就没电了,停在半路多尴尬,这极大了影响了效率,如果续航时间不达标,还不如选择燃油车。

新型电池汽车续航翻10倍

随着国家新能源汽车补贴政策逐步收紧,新能源汽车特别是纯电动汽车的发展越来越被制约,制约纯电动汽车最大的因素就是电池的续航问题。

目前最好的电动车特斯拉,标定续航也不过560公里,而纯电动汽车的续航却不像燃油汽车标定续航那么稳定,特斯拉在实际路况,温度等很多影响下,实际在300公里的续航,甚至很多需要办事的车主,200公里就要开始思考导航充电桩了。

如今的主流电池就是锂电池,细分后,上等电池为三元锂电池,所有的研究集中方向已经停滞在寻找新的储能元素,而是集中在如何高效排列电池组,如何高密度化现有电池。这样的工艺,可以预见,只会产生量产。

真正迎来质变的,可能都是现在的非主流电池储能研究方向,比如固态氟离子电池。这种电池储能可能比现在的锂电池要提高十倍,也就是说,是现有标定续航十倍---1500公里。

关于锂离子电池和锂硫电池的电解液

锂离子电池的电解液的溶质为LiPF6,浓度为1 M,溶剂为体积比为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;锂硫电池的电解液的为1M的双三氟甲烷磺酰亚胺锂(LiTFSI)溶于1,3-二氧戊环(DOL)/乙二醇二甲醚(DME)=1:1 V%,并添加1%的LiNO3。

锂离子电池的充放电电压范围更宽,锂离子电池用的电解液好像也没用于锂硫电池。

单质硫及其放电产物硫化锂的电导率很低,降低了正极材料的利用率和循环寿命。锂离子电池相对不存在这么严重的问题,因此为了弥补这一点,需要选择对于锂硫来说更优的电解液,锂硫一般都用的有机电解液。

根据中研普华研究院2020-2025年锂电池材料市场发展现状调查及供需格局分析预测报告显示:

近几十年来,为了提高活性物质硫的利用率,限制多硫化锂的溶解以及电池循环性能差的问题,研究者在电解质及复合正极材料改性等方面进行了大量探索研究。对于电解质的改性,主要是采用固体电解质、凝胶电解质或在电解液中添加LiNO3离子液体等措施,以限制电极反应过程中产生的多硫化锂溶解和减小"飞梭效应",提高了活性物质硫的利用率,从而达到改善锂硫电池的循环性能的目的。

目前,全球锂离子电池电解液的供应商主要集中在中、日、韩三国。日本及韩国的主要厂商包括日本宇部兴产株式会社、三菱化学株式会社及韩国旭成化学(Panax-Etec)等,主要供应日本、韩国本土企业和部分在华日资、韩资企业。我国电解液产业起步晚于日本和韩国,但发展势头强劲,经过多年来持续的工改进和技术积累,已经具备了一定的国际竞争能力,我国已经成为全球最大的锂离子电池电解液生产国,电解液企业在全球市场的份额不断扩大。除本公司以外,国内锂离子电池电解液企业主要有新宙邦、天赐材料、国泰华荣、天津金牛、东莞杉杉等公司。

根据中研普华调研发现,目前,国内电解液及其材料生产企业名录,在48家企业中,34家生产电解液,15家生产六氟磷酸锂,4家生产添加剂,3家涉及溶剂业务。其中2016年新宙邦科技、国泰华荣化工、天赐高新材料等前10龙头企业锂电电解液产量市场占有率达到89.2%。

全球电解液需求量需求在2020年将达到28.8万吨,对应2016年全球14.28万吨的销量,年复合增长率达到19.17%。预计在2019年之前全球及国内电解液行业的整体现状将呈现供大于求的现象。预计2019年之前,六氟磷酸锂的行业状态和电解液一样,也是供过于求。

随着锂电池材料行业竞争的不断加剧,中研普华研究院对中国锂电池材料行业的内外部环境、行业发展现状、产业链发展状况、市场供需、竞争格局、标杆企业、发展趋势、机会风险、发展策略与投资建议等进行了分析,并重点分析了我国锂电池材料行业将面临的机遇与挑战,对锂电池材料行业未来的发展趋势及前景作出审慎分析与预测

想要了解更多关于锂电池材料市场行业专业分析,请关注中研普华研究院报告《2020-2025年锂电池材料市场发展现状调查及供需格局分析预测报告》

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