| 钠硫电池

金属硫电池能量密度高 2022年后锂/钠硫电池最受关注

来源:魏达讲说娱乐    时间:2022-01-14

金属硫电池,是一种以硫为正极、以金属为负极的电池。在消费电子、电动汽车、储能等领域,锂离子电池处于主导地位,随着技术升级,市场对锂离子电池的容量、充电速度、安全性要求不断提高,而锂离子电池性能开发已基本达到极限,因此新型电池研发需求迫切,金属硫电池凭借高能量密度的特点受到关注。

根据新思界产业研究中心发布的《2021-2025年金属硫电池行业深度市场调研及投资策略建议报告》显示,金属硫电池以硫为正极,其理论比容量高,负极材料需要采用同样高容量的金属,主要有锂、钠、铝、镁等,电解液一般采用可良好溶解中间反应产物的醚类。其中,金属锂具有理论容量高、电化学势低的特点,作为负极材料性能优异,因此锂硫电池研究最多,其相关研究机构数量、研究成果高于其他金属硫电池。

金属硫电池具有能量密度高、原材料来源广、成本低等优点,但依然存在瓶颈问题。现阶段,金属硫电池正极材料不断优化,若以金属锂为负极材料,锂与硫发生反应会形成锂枝晶,锂枝晶生长有刺穿电池隔膜、导致电池体积膨胀的隐患,这可以采用金属锂复合负极材料来避免。但金属硫电池还面临对硫基氧化还原电偶依赖、电解液分解等挑战,其循环寿命、充放电效率、可靠性方面还无法达到应用要求。

为突破技术瓶颈,全球多个研究机构加大金属硫电池研究力度。2021年,我国宁波大学科学家提出一种新型CuS/Cu2S氧化还原电偶,通过改变离子载流子的价态来提供相同的理论容量,首次制备了具有商业可行性的激光诱导石墨烯,并将其用于水性金属硫电池,为金属硫电池发展提供了新选择。

全球锂资源储量有限,随着锂离子电池需求不断增长,锂资源储量难以支撑行业发展,锂硫电池发展将会受到限制,而钠资源储量丰富,钠硫电池因此受到关注。钠硫电池具有能量密度高、放电效率高、可通过模块串联、循环寿命长、体积小、可靠性高等优点,可以在储能领域替代锂离子电池,应用在电力系统、分布式发电等方面,德国巴斯夫、日本NGK等企业均在积极布局。

新思界行业分析人士表示,我国“十四五”国家重点研发计划“储能与智能电网技术”重点专项中提出,针对中短时长大规模储能发展对于降低成本、减少资源依赖的需求,研究基于锂/钠等金属负极和含硫正极的本质安全、低成本和长寿命金属硫基储能电池。我国政策对金属硫电池发展的支持力度加大,锂硫电池、钠硫电池迎来政策利好,有实力的企业可进入布局。

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