周二,克莱斯勒(Chrysler)发布了其Halcyon概念电动轿车,公司指出该车辆 “整合了800伏的锂硫电池”,并声称这些电池的碳足迹比目前最好的电池低大约60%。它 “设想” 使用的Lyten电池不包括镍、钴或锰等金属。相反,它们使用的是硫,硫在原子表中的位置比今天锂离子电池中使用的金属更低,这意味着这些电池更加的能量密集,即它们在给定能量容量下的重量更轻。硫还是地球上第五大常见元素,在全球的火山区域和温泉附近都有发现,这可能会降低其原材料成本。去年五月,该公司发布说:”Stellantis Ventures,Stellantis的企业风险投资基金,宣布对Lyten进行投资,以加速Lyten 3D石墨烯应用在移动产业的商业化。” 换句话说,Stellantis投资于一家制造锂硫电池主要组件的公司。因此,他们很有可能会出现在一款纯概念电动汽车中,这款电动汽车看起来距离生产准备还很远。
遗憾的是,当《汽车与驾驶》联系Stellantis以了解更多详情时,该公司拒绝讨论这种新电池。”感谢您的联系,但目前我们不提供有关Halcyon概念未来电池技术的额外详情,” 克莱斯勒/道奇的发言人回应道。
未来的电池?
锂硫电池在各种混合的镍、锰、钴和铝(统称为NMCA)的基础上,换用了硫,这些材料是当今大部分电动汽车电池中所用的。理论上,这会产生比现有电池更高的能量密度,意味着在更小的体积和更轻的质量下提供更多的电动汽车续航里程。但是,截至今日,尚无一辆在道路上的车辆使用这项技术。
尽管如此,随着电动汽车制造商在展望今天的NMCA和成本较低但能量密度较差的磷酸铁锂(LFP)化学成分以外的解决方案,减少或消除稀有昂贵金属的使用努力有所增长。目标是使用其他元素——尤其是丰富的元素——它们具有合适的能量储存特性。为了对锂硫电池在电动车辆中的实际水平进行评估,《汽车与驾驶》联系了电力研究所(EPRI)储能部门的主任Haresh Kamath。
我们问Kamath,锂硫电池是否是今天锂离子电池的一种可信替代品。他表示,”它们是,并且已经被认可了30年——但尽管如此,技术的稳定发展可能需要数年时间来创造成功的产品、可扩展的制造和商业化。”
即便所有这些挑战都得到解决,”也没有保证商业化的锂硫产品能够与锂离子产品在成本上竞争,”Kamath警告说。”大规模商业化将要求我们再次解决在一项具有重要安全差别于锂离子的新技术中的火灾和爆炸危险的重大问题。”
他接着说:”将任何电池技术从实验室带到现场都不是件小事:它需要大量的资本投资和成功设计、建造、验证、扩大电池、电池组和系统规模的能力,”Kamath继续说。”这需要多年的时间。即使是成熟、知识渊博、资本雄厚的公司也很少能够按时完成他们的时间表。”
话虽如此,”今天开发电池的公司都是由大量投资和愿意花费时间达到目标所支撑的大型运营,” Kamath说。”这种规模的努力是索尼和松下在20世纪80年代进行的,最终成功地商业化了锂离子电池。这类努力现在被应用到固态电池、硅阳极和其他电池上。”
但是,Kamath警告说,锂硫不是锂离子的直接替代品。他指出了他认为开发商必须密切关注的四个重要点:
电池的电压是典型的锂离子电池满充电状态下的一半(2.1V/电池 vs. 4.2 V/电池)。这需要更多的电池单元,可能会降低能量密度。
锂硫的使用寿命非常短,原因有多个。一些研究人员表示他们已经解决了这些问题,但我们尚未看到数据显示这些电池的表现与锂离子一样好。
与锂离子不同的是,锂硫在充电过程中表现出副反应,创造了不效率,从而降低了充电效率,并产生了必须小心处理以最大化电池寿命的热量。
锂硫包含金属锂,因此它需要与所有化学类型的锂离子电池不同的安全方法。
尚未准备就绪
总而言之,锂硫依旧是一种开发中的电池化学成分。就像固态锂离子电池一样,这项化学成分理论上有前景——但尚未进展到即将大规模生产和用于电动车辆的阶段。正如Kamath所指出的,电池的开发需要很长的时间。
这意味着20世纪20年代后期的克莱斯勒电动车,无论它们可能是什么,更有可能使用今天的锂离子电池的某种变体,而不是锂硫电池。
本文作者偶尔为电力研究所(EPRI)撰写分析电动汽车世界的文章,这就是他与文章上引述的储能部门主任Haresh Kamath联系上的方式。
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