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日本新能源崛起?研发出容量超8倍的新电池,我国该如何应对?

来源:undefined  作者:147小编   2023-09-28 阅读:23

新能源领域一直以来都备受关注,尤其是最近日本专家推出的新型电池引发了广泛的热议。据称,这种新型电池的能量密度竟然是传统铁锂电池的8倍,这一消息让人不禁思考,难道日本的新能源产业即将崛起?那么对于我国的新能源行业又意味着什么呢?

要深入了解这个话题,首先我们需要回顾一下锂硫电池的历史和特点。锂硫电池的研发可以追溯到2013年,当时,磷酸铁锂电池和三元锂电池并没有如今的强大性能,这三者之间正处于竞争关系之中。

与目前流行的磷酸铁锂电池不同,锂硫电池的负极采用金属锂,而正极则使用单质硫。在充电过程中,锂离子接收电子并将硫还原为单质硫;而在放电过程中,锂被氧化成锂离子,同时硫的电子变成硫化物。

那么,锂硫电池究竟有何优点呢?最显著的一点是其极高的能量密度,远远超过目前电动车上使用的电池。我们可以用特斯拉Model 3为例,它的续航里程约为403公里,搭载的是4680圆柱型三元锂电池。

如果将这种电池替换为锂硫电池,特斯拉的续航里程将达到惊人的2000公里,这一数字甚至让许多传统燃油车望尘莫及。更为重要的是,日本地质活跃,拥有众多火山,周边地区富含硫磺矿,因此生产锂硫电池的原材料相对廉价。

然而,为什么锂硫电池并没有得到广泛应用呢?答案在于它的缺点众多。首先,锂硫电池的导电性极差,尤其是在放电后,产生的硫化二锂是一种绝缘体,而硫的导电性也相当糟糕,相较于碳来说更像是绝缘体。

更糟糕的是,在放电过程中,大量硫化二锂与电解液相互混合,形成一种胶状物质,导致电解液的电阻急剧增加,最终导致电池失去导电能力。这使得锂硫电池的电阻迅速上升,尤其是在放电时间较长时,电池内部的电阻问题愈加严重。

另一个致命的问题是锂硫电池的形变极其明显。在充电后,电池体积会膨胀,而在放电时则迅速缩小,前后差异几乎是一倍。这种极端的形变使得锂硫电池在实际应用中备受限制,充电时电池的膨胀可能会让人误以为电池将要爆炸。

最为严重的问题之一是锂硫电池在放电时部分硫化锂会脱离导电骨架。这主要是因为硫化锂在电解液中的溶解度较低,导致外层的硫化锂容易脱落,这导致无法通过可逆的充电将硫离子还原为单质硫或高阶多硫物。这就意味着锂硫电池在经过几次充电后就彻底报废了,这个问题成为锂硫电池的致命缺陷。

虽然锂硫电池具备高能量密度、便宜的硫资源等优势,但由于其电导性差、形变大和不可逆的充电缺陷,导致其无法广泛应用。

那么,日本最新推出的锂硫电池会对我国的新能源市场产生影响吗?

实际上,答案是否定的。锂硫电池与铁锂三元锂电池属于同一时代的产品,但它却是竞争失利的产物,没有走出实验室。我国在全球新能源产业中一直占据领先地位,美国、日本和德国等传统燃油汽车制造强国早已被我国抛在了后头。尽管日本曾经发明了锂电池,但在这个领域的专利大多掌握在中美两国手中,形成了专利壁垒,这使得日本难以突破。

此外,锂电池最关键的原材料是锂,截至2020年,全球已探明可开采的锂矿有1.2亿吨,其中有7000万吨掌

握在中国的手中,而锂电池所需的催化剂镍和钴,我国也拥有大量资源。可以说,在锂电池领域,无论是磷酸铁锂、钛酸铁锂、三元锂还是锂硫电池,只要涉及到锂,都难以绕过中国。

值得一提的是,宁德时代的钠离子电池已经取得了巨大突破,其能量密度已达到140W/kg,未来更有望冲击200W/kg。

相较之下,尽管锂硫电池的正极可能更便宜,但其负极仍需使用锂,而我国已经积极投入钠电池的研发。钠相较于锂来说更加廉价,其来源几乎是无限的,海水中富含氯化钠,这一点使得锂硫电池在成本上难以与之竞争。因此,日本急于推出锂硫电池可能意味着他们正感到焦虑和竞争压力。

实际上,尽管日本是锂电池的发明国,但他们的新能源产业发展却曲折而受挫。大多数汽车制造厂商已经将研发重心转向氢燃料电池技术,而日本此时才意识到自己的发展方向可能已经走偏。

然而,他们已经被中美两大新能源强国抛在了后头,现在要重新迎头赶上已经变得极为困难。

总结而言,虽然日本最新推出的锂硫电池在能量密度方面具有显著优势,但其导电性差、形变大、充电不可逆等缺陷使其无法在新能源市场获得广泛应用。我国作为全球新能源产业的领跑者,拥有丰富的锂矿资源和技术优势,无论是在锂电池领域还是其他新能源技术方面,都将继续保持领先地位。日本的努力和尝试固然值得肯定,但要在这个竞争激烈的领域取得突破,仍然需要更多的创新和实践。

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