中國電動汽車高能電池研發與市場現狀（上）
中國電動汽車高能電池研發與市場現狀（上）
2010/10/18 00:00
目前，世界各國的研究機構都在針對未來市場需求加緊新能源電池的研究工作，如鋰硫電池、金屬（鋰、鋁、鋅）空氣電池等。這類電池的特點是，原材料成本低，能源消耗少，低毒，能量密度高。鋰硫電池的能量密度可達2600 Wh/kg，鋰空氣電池的能量密度可達3500 Wh/kg。
鋰硫電池
鋰硫電池已成為日本新能源汽車動力電池技術研究方向之一，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）自2009年起，每年投入300億日元（約合24億元人民幣）的研發預算，目標是在2020年能量密度達到500Wh/kg。美國在這方面走的更快一些，其能源部最近投入500萬美元資助鋰硫電池的研究，計劃2013年能量密度達到500Wh/kg。
國際上鋰硫電池研究的代表性廠商有美國的Sion Power、Polyplus、Moltech，英國的Oxis及南韓三星等。Polyplus的2.1Ah鋰硫電池的能量密度已達420Wh/kg或520Wh/l。2010年7月，Sion Power應用於美國無人駕駛飛機動力源的鋰硫電池表現引人注目，無人機白天靠太陽能電池充電，晚上放電提供動力，創造了連續飛行14天的紀錄。其能量密度和迴圈性能的近期目標分別是超過500Wh/kg和500次循環。到2016年，要達到600Wh/kg和1000次循環。
在中國，天津電子18所、防化研究院、清華大學、上海交通大學、國防科技大學、武漢大學、北京理工大學等正在進行鋰硫電池的研究。
研究中發現，由於正極活性材料的放電溶解及金屬鋰表面的不穩定性，硫本身及其放電產物的電絕緣性（5x10-30S/cm）等因素的影響，導致鋰硫電池的循環穩定性較差，活性材料利用率偏低。
大介孔碳正極材料
鋰硫電池的正極材料包括多孔碳，如大介孔碳、活性碳、碳凝膠等（見表1）；碳奈米管、奈米結構導電高分子材料，如MWCNT、PPy、PANi/PPy等（見圖1）；以及PAN。
中國防化研究院的王維坤博士在9月16日于上海復旦大學舉行的“未來電動汽車高能電源研討會”上表示，大介孔碳可通過充填單質硫形成寄生型碳硫複合物。利用碳的高孔容（>1.5cm3/g），保證硫的高填充量，實現高容量；利用碳的高表面密度（>500cm2/g）吸附放電產物，提高迴圈穩定性；利用碳的高導電性（幾S/cm）改善單質硫的電絕緣性，提高硫的利用率和電池的充放電倍率性能。
鋰硫電池
鋰硫電池已成為日本新能源汽車動力電池技術研究方向之一，日本新能源產業技術綜合開發機構（NEDO）自2009年起，每年投入300億日元（約合24億元人民幣）的研發預算，目標是在2020年能量密度達到500Wh/kg。美國在這方面走的更快一些，其能源部最近投入500萬美元資助鋰硫電池的研究，計劃2013年能量密度達到500Wh/kg。
國際上鋰硫電池研究的代表性廠商有美國的Sion Power、Polyplus、Moltech，英國的Oxis及南韓三星等。Polyplus的2.1Ah鋰硫電池的能量密度已達420Wh/kg或520Wh/l。2010年7月，Sion Power應用於美國無人駕駛飛機動力源的鋰硫電池表現引人注目，無人機白天靠太陽能電池充電，晚上放電提供動力，創造了連續飛行14天的紀錄。其能量密度和迴圈性能的近期目標分別是超過500Wh/kg和500次循環。到2016年，要達到600Wh/kg和1000次循環。
在中國，天津電子18所、防化研究院、清華大學、上海交通大學、國防科技大學、武漢大學、北京理工大學等正在進行鋰硫電池的研究。
研究中發現，由於正極活性材料的放電溶解及金屬鋰表面的不穩定性，硫本身及其放電產物的電絕緣性（5x10-30S/cm）等因素的影響，導致鋰硫電池的循環穩定性較差，活性材料利用率偏低。
大介孔碳正極材料
鋰硫電池的正極材料包括多孔碳，如大介孔碳、活性碳、碳凝膠等（見表1）；碳奈米管、奈米結構導電高分子材料，如MWCNT、PPy、PANi/PPy等（見圖1）；以及PAN。
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| 表1 不同孔結構的多孔碳/硫複合材料的電化學性能 |
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| 圖1 碳奈米管和奈米結構聚合物硫複合材料 |
中國防化研究院的王維坤博士在9月16日于上海復旦大學舉行的“未來電動汽車高能電源研討會”上表示，大介孔碳可通過充填單質硫形成寄生型碳硫複合物。利用碳的高孔容（>1.5cm3/g），保證硫的高填充量，實現高容量；利用碳的高表面密度（>500cm2/g）吸附放電產物，提高迴圈穩定性；利用碳的高導電性（幾S/cm）改善單質硫的電絕緣性，提高硫的利用率和電池的充放電倍率性能。
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