理論能量密度高但壽命短,鋰硫電池商業化進展挑戰多

作者 | 發布日期 2019 年 03 月 19 日 8:45 | 分類 能源科技 , 電力儲存 , 電池 follow us in feedly

鋰離子電池可說是消費性電子產品與電動車的心臟,但隨著鋰電池使用量與日俱增,未來是否能確保鋰礦供應無虞?因此現在已有科學家正在尋求新電池技術:鋰硫電池,盼將來可打造出輕便低成本、續航力又高的電池。




鋰硫電池為鋰離子電池備受看好的可敬後生,理論能量密度高達 2,700Wh/kg,基本上是鋰離子電池 3-5 倍,若科學家研發成功,人們未來就不用每天幫手機充電了,且電池原材料「硫」相當豐富,也不用擔心材料供應問題。

其中鋰硫電池的陰極主要成分為硫,不過有鑑於硫沒有導電性,科學家會在其上覆塗一層碳,亦或是花大錢利用碳奈米纖維、奈米碳管等新技術開闢電子傳導路徑。

然而不幸的是,目前大多鋰硫電池的壽命相當低,科學家得解決鋰電極易生成晶枝、反應副產物多硫化物阻礙鋰離子移動等問題,這樣一來才能讓鋰硫電池邁向大規模商業化。

鋰硫電池商業化指日可待?

不少科學家正努力加速鋰硫電池進展,像是先前美國南加州大學(USC)以鋰鈷氧化物打造「混合傳導膜(Mixed Conduction Membrane,MCM)」,放置在電解質中間後,除了可讓鋰離子順利穿梭,還能當成緩衝層避免多硫化物從硫陰極擴散到鋰陽極。

該團隊研究指出,在鋰硫電池添入 MCM 薄膜之後,電池壽命已延長 4 倍。

目前也有不少廠商正蓄勢待發,準備將其技術跨出實驗室,其中英國鋰硫電池廠商 OXIS Energy 的電池能量密度已達 400Wh/kg,更力拚在 2019 年底提升到 500Wh/kg,其安全性也備受看好,該電池在經過釘子、子彈射擊測試後都沒有起火或是爆炸,相較之下鋰離子電池在釘子刺入那一刻就爆炸了。

近期該公司商業化進展也十分快速,OXIS 上月公布,將投入 6,000 萬美金在巴西建立小型鋰硫電池工廠,預計可在 2022 年年生產 200 萬顆電池,2025 年左右提高到 500 萬顆。

雖然若以生產容量來看, 200 萬顆不到 100MWh,生產規模不大,但該公司或許會是第一個將鋰硫電池商業化的廠商。

(首圖為示意圖,來源:Flickr/Sh4rp_i via Flickr CC BY 2.0)