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、手机等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。