锂硫电池成本低、密度高，如果上市的话，它可以为未来的交通运输提供动力。

 

 

硫元素价格低廉且储量丰富。地球上的此类物质如此之多，以至于在化石燃料精炼厂提取石油和天然气后，这些物质通常会堆积成黄色的大堆。

但电化学家——研究化学反应如何产生电力的科学家——长期以来一直将硫视为令人难以置信的能量储存的诱人前景。这是因为锂和硫的组合有可能制造出一种非凡的电池，与目前笔记本电脑和电动汽车中使用的锂离子电池相比，它可以存储更多的能量，而且制造成本更便宜。

初创公司Lyt​​en的首席电池技术官 Celina Mikolajczak在 1 月份于旧金山举行的彭博新能源财经峰会上表示，商用锂硫电池可以让“电气化成为一种丰富的东西”，“让一切都变得电气化很容易” 。Lyten 正在开发一种锂硫电池。

当前的锂离子电池受到镍供应有限的阻碍。钴是当今锂离子电池的另一种关键成分，主要在刚果民主共和国开采，那里的钴矿饱受人权问题的困扰。这个想法是，与目前的锂离子电池组（每千瓦时成本约为 150 美元）相比，硫的丰富性和低成本可以使锂硫电池便宜得多，并且对有问题的地区的依赖更少。

同时，在电池中使用硫可以提供理论上的超高能量密度，或者电池一次充电可以容纳的能量。如今的电动汽车每次充电可行驶约 300 英里，但锂硫电池有可能使该行驶里程增加一倍，或者制造出重量仅为锂离子动力电池一半的电动汽车。

至少这些是很大的希望。锂硫电池仍仅限于研究实验室。 

但随着资金从《通货膨胀减少法案》流入新兴的美国电池行业，公司和科学家们正在争先恐后地破解密码，开发出一种突破性的电池，这种电池可能是继锂离子之后的下一个电池。关键在于可能加速电动汽车和存储清洁能源的技术。 

挑剔的电池

最大的问题是，一家公司是否能够开发和制造锂硫电池，使其在大批量生产时发挥广告所宣传的作用。虽然初创公司、研究人员和大型电池公司正在研究化学技术，但锂硫电池还没有大规模商业化生产。

“硫是难以驾驭的。锂也是难以驾驭的。当你将这两种元素放在一起时，你会得到一种非常难以处理的化学物质，”Mikolajczak 在 BNEF 峰会上说道。“这种化学反应很长时间没有被利用是有原因的。” 

一个问题是，用作锂硫电池阴极的硫在充电和放电时会经历相变。它从固体转变为液体，然后又回到固体。Mikolajczak 说，这使得它真的很“挑剔”。“工作起来很痛苦。它会让你的头爆炸。”

锂硫电池的早期尝试发现硫化合物溶解到电解质中，电解质是离子充电和放电的介质（通常是液体）。 

许多开发锂硫电池的尝试最终都以低功能电池告终，这些电池会形成枝晶，即在充电过程中形成的微小金属结构。枝晶会导致短路和电池故障，而锂硫电池在维持高充电循环方面遇到了困难。

 

关键在于可能加速电动汽车和存储清洁能源的技术。

Mikolajczak 的公司 Lyt​​en 是一家位于加利福尼亚州圣何塞的初创公司，已有 8 年历史。该公司可以制造一种皱巴巴的石墨烯，据称这种石墨烯能够很好地将电池中的硫固定在一起，同时还可以充当导体。该公司表示，在试验中看到了有希望的结果，Mikolajczak 在接受 GreenBiz 采访时表示，她预计 Lyten 能够在大约一年内开发出“一种值得尊敬的电池”。她说，它的销量不会很大，但早期客户将能够使用它。Lyten 计划将这些电池出售给汽车制造商以及无人机和飞行器制造商。 

阿贡国家实验室的研究人员最近也在锂硫电池方面取得了一些进展。阿贡国家实验室的科学家在电池内创建了一个多孔含硫层，可以帮助保护材料免受枝晶破坏。 

在实验室里，阿贡的锂硫电池能够充放电700次，这与当今的锂离子电池具有竞争力。阿贡国家实验室的科学家团队通过在阿贡国家实验室的一个实验室使用最先进的 X 射线衍射机，成功地看到了锂硫电池中该层的成功。这是一个价值十亿美元的尖端工具。 

阿贡国家实验室的科学家 Guiliang Xu（最近一篇论文的作者之一）告诉 GreenBiz，阿贡国家实验室计划与私营部门合作，将该技术商业化并制造原型电池。 

当然，美国并不是研究人员试图解开锂硫密码的唯一地方。欧盟资助了刚刚结束的LISA 项目，并着眼于围绕锂硫电池设计进行创新。

韩国巨头 LG 通过其能源部门 LG Energy Solution表示，计划在 2025 年尝试将锂硫电池商业化。一家名为Theion的德国初创公司在其网站上表示，它也在尝试将锂硫电池推向市场很快。 

资金正在流动

随着最近通过的 IRA 提供新资金，美国公司可以准备好利用政府的支持和不断增长的电动汽车市场。 

Lyten 的 Mikolajczak 称 IRA 对于新电池的开发来说“巨大”。“电池制造是超级资本密集型的​​。[IRA 补贴]给每个人更多的战斗机会，”Mikolajczak 告诉 GreenBiz。

与此同时，汽车制造商在电池技术和电池供应链方面的投资也变得更加积极。通用汽车、戴姆勒和福特等公司正在与有前途的电池初创公司和电池矿物供应商合作。特斯拉和比亚迪等其他纯电动汽车公司长期以来一直在电池技术上投入巨资。

与 IT 初创公司相比，气候技术初创公司似乎更容易受到经济衰退担忧和裁员的影响。私人投资者继续为气候技术初创公司提供资金，其中包括 Lyten 等电池制造商，该公司迄今为止  已筹集了超过 2 亿美元的资金。

尽管最近出现了创新和资金投入，但锂硫电池仍有很长的路要走。当前为电动汽车革命提供动力的锂离子电池得益于 30 年的进步。预计锂硫电池组要在特斯拉或通用汽车的汽车中使用多年，甚至几十年才能成为主流。 

第一批锂硫电池可能最终会用于需要超轻量的车辆和设备中。由于锂硫电池的能量密度是其两倍，因此可以以一半的重量为车辆提供动力。 

如此轻的重量可以帮助确定第一批客户。当锂硫电池最终走出实验室时，我们不应该指望第一批锂硫电池能为道路上的汽车提供动力。相反，它可能是空中的无人机和小型飞行器。

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本文由韩国SEBANG蓄电池（大陆地区）营销中心于2023-07-16 21:21:51 整理发布。
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