Cnbeta 2024年12月07日
Stellantis正研发锂硫电动汽车电池 更便宜、更轻、续航能力更强
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Stellantis 与 Zeta Energy Corp 正合作开发下一代锂硫电动汽车电池,该电池有望彻底改变电动汽车行业。相比传统锂离子电池,锂硫电池重量更轻,能量密度更高,可达 400-600 瓦时/千克,使电动汽车续航里程提升、操控性更好,且充电速度提升50%。此外,锂硫电池成本更低,预计每千瓦时成本不到锂离子电池的一半,原材料采用丰富的硫和工业废料,环保且可持续。更重要的是锂硫电池更安全,不易燃,避免了热失控风险。Stellantis计划在2030年前推出搭载锂硫电池的电动汽车。

⚡️Stellantis 与 Zeta Energy 合作研发锂硫电池,旨在解决传统锂硫电池因“多硫化物穿梭效应”导致的寿命短和容量损失问题,通过材料技术进步和阻隔层开发,有效阻止多硫化物在电极间穿梭,延长电池寿命。

🔋锂硫电池能量密度显著提升,可达 400-600 瓦时/千克,远高于锂离子电池的 150-250 瓦时/千克。这意味着在相同电量下,电池重量可减轻 30-50%,从而提高电动汽车的续航里程、操控性和性能。

🏎️锂硫电池充电速度更快,比传统锂离子电池快 50%。其化学结构更简单,锂与硫直接反应,避免了锂离子在固体材料中的缓慢扩散,且工作电压较低,电阻小,吸收能量更快。

🌎锂硫电池成本更低,预计每千瓦时成本不到锂离子电池的一半。其原材料采用丰富的硫和工业废料,如甲烷和未提炼的硫,摒弃了钴、石墨、锰、镍等昂贵材料,环保且可持续。

⛑️锂硫电池更安全。其电解质不易燃,且硫的化学反应放热较少,不易发生热失控,避免了锂离子电池因穿孔或过充导致的火灾风险,且不含钴和镍等助燃成分。

Stellantis 和 Zeta Energy Corp 正合作开发下一代电动汽车电池,此举可能会改变电动汽车行业的游戏规则,该电池续航里程更长、功率更大、充电速度快 50%,而且成本不到原来的一半。

自 2008 年特斯拉向世界推出 Roadster 以来,锂离子电池一直是电动汽车(EV)革命的动力,该车由 53 kWh 锂离子电池驱动,续航里程约为 245 英里(394 公里)。 这款标志性的 Roadster 几乎是通用汽车 1999 年推出的 EV1 140 英里(225 公里)续航里程的两倍。

尽管锂硫(Li-S)电池早在 20 世纪 60 年代就已提出概念,但由于锂硫(Li-S)电池特有的"多硫化物穿梭效应"所造成的寿命周期短和容量损失等问题,其实际应用受到了限制。 电池放电时,阴极侧的硫会与锂发生反应,生成多硫化锂,并通过电解质扩散到阳极,留下沉积物。 充电时,一些多硫化物会迁移回阴极,但不会全部迁移回阳极,从而使电池的性能迅速下降。

总部位于美国得克萨斯州的 Zeta 公司与全球汽车巨头 Stellantis 公司合作,认为自己已经解决了这个问题。

最近,材料技术的进步以及阻隔层和涂层的开发捕获了这些多硫化物,防止它们在电极之间"穿梭",从而有效地解决了讨厌的早衰效应。

Zeta Energy Corp 在其锂-硫 电池中使用未提炼的硫(一种副产品或各行业的剩余废物)

此次合作可能意味着电动汽车电池技术的飞跃:  

锂-硫电池比锂离子电池轻得多。 锂离子电池每公斤的能量一般在 150-250 瓦时(Wh/kg)之间。 锂-硫电池可达到 400-600 瓦时/千克。

锂-硫电池能以更小的封装提供相同的电量,这不仅意味着电动汽车的续航里程更长(因为电池重量减轻了30-50%),还意味着更好的操控性和性能。 越轻越好。

两家公司还宣称,快速充电速度比传统锂离子电池组提高了 50%。 锂硫电池的化学结构更简单,不依赖锂离子向固体材料(如锂离子电池中的石墨)的缓慢扩散。 相反,锂与硫之间直接发生反应,速度更快,更直接。 此外,它们的工作电压较低,因此充电时电阻较小,吸收能量的速度也更快。

最重要的是 锂-硫电池的每千瓦时成本预计将低于锂离子电池的一半。

硫资源丰富,Zeta 的锂-硫电池使用的是甲烷和未提炼的硫等废料,这些废料来自各行各业。 此外,它们还摒弃了昂贵、难以获得的材料,如钴、石墨、锰或镍;而锂离子电池也是由这些材料制成的。 与现有电池技术相比,Zeta 的方法可以利用当地材料,并使用现有工厂组装电池,从而减少二氧化碳排放量。

Stellantis 与 Zeta Energy Corp 合作生产用于下一代电动汽车的锂硫(Li-S)电池

它们还比锂离子电池更安全:锂离子电池的名称中含有"硫",但这与火药、火柴或烟花中的硫不同。 锂-硫 电池中的硫是固态的。 锂-硫 电池的电解质不像典型的锂离子电池那样易燃。 导致电池起火的往往是电解液。  不过,电动汽车电池也不是没有缺陷,因为使用锂金属阳极可能会带来风险,如枝晶形成,从而导致短路。

但是,如果您见过电动车电池起火,您就会知道它的破坏性极强。 当锂离子电池"泄放"或爆炸时,消防部门往往只能等待火势自行熄灭。 穿孔或热失控(通常是由于过度充电)会导致连锁反应,从而在锂离子电池中产生大量热量。 由于硫的化学反应放热较少,因此锂-硫 电池不易出现这种情况。 由于没有钴和镍等成分助燃,锂-硫 电池被认为比为现代电动汽车、笔记本电脑、手机提供动力的电池更安全。

Stellantis 的目标是在 2030 年前推出锂-硫 电动汽车,这一合作可能会重新定义我们对电动汽车的看法。

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