當(dāng)前，全球新能源車市場進(jìn)入蓬勃發(fā)展的關(guān)鍵時期，鋰電池產(chǎn)業(yè)鏈因此快速成熟。2017年3月份,國家工信部等四部委聯(lián)合頒布《促進(jìn)汽車動力電池發(fā)展行動方案》(以下簡稱“方案”)，方案中特別強(qiáng)調(diào)“鼓勵高等院校、研究機(jī)構(gòu)、重點(diǎn)企業(yè)等協(xié)同開展新體系動力電池產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新，積極推動鋰硫電池、金屬空氣電池、固態(tài)電池等新體系電池的研究和工程化開發(fā)”。為了促進(jìn)動力電池技術(shù)的發(fā)展，第32屆全國化學(xué)與物理電源學(xué)術(shù)年會于2017年10月28-29日在武漢舉行。桑頓新能源研發(fā)部總經(jīng)理苗力孝博士應(yīng)邀出席會議并圍繞鋰硫電池的產(chǎn)業(yè)化做主題報告。

苗力孝博士，桑頓新能源研發(fā)部總經(jīng)理，師從我國鋰硫電池的開拓者楊裕生院士，從事鋰硫電池研究近七年，在鋰硫電池實(shí)用化方面取得很大的研究成果。

面對愈演愈烈的動力電池發(fā)展大趨勢，我國通過政策的引導(dǎo)和扶持已經(jīng)成為全球最大的新能源汽車市場。而根據(jù)國家四部委聯(lián)合頒布的方案指出：動力電池就是電動汽車的心臟，是新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。雖然我國動力電池產(chǎn)業(yè)在經(jīng)過多年發(fā)展取得很大進(jìn)步，但是目前動力電池產(chǎn)品能量密度和成本仍然難以滿足新能源汽車推廣普及需求。基于政策的推動和動力電池技術(shù)發(fā)展，在苗力孝看來，鋰電公司需要突破鋰離子電池的限制，及時布局探索鋰硫電池的研發(fā)已刻不容緩，鋰硫電池前景可期。

他表示，目前備受熱捧的以三元材料為正極的鋰離子電池，其能量密度在未來一到兩年將接近理論值，難以超過350Wh/kg，而要制造400Wh/kg以上的二次電池，則需要開發(fā)新的鋰電池體系，也被稱為后鋰電池時代;其中鋰硫電池體系或?qū)⑨绕穑瑸殇囯婎I(lǐng)域的發(fā)展和探索提供更多思路和可能。

鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負(fù)極的一種鋰電池。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，硫的理論比容量和電池理論比能量分別達(dá)到了1675mAh/g和2600Wh/kg，遠(yuǎn)高于目前商業(yè)化的鋰離子電池。單質(zhì)硫在地球中儲量豐富，并且石油冶煉的副產(chǎn)物就能提供豐富的硫磺，因此硫磺的價格非常低，僅1000元/噸，相比鋰離子正極原料碳酸鋰每噸高達(dá)16萬元以上，其原料價格相差160倍以上。因此苗力孝博士認(rèn)為，以硫磺做正極的鋰硫電池是一種非常有前景的鋰電池。另外，因?yàn)殇嚵螂姵卣龢O為單質(zhì)硫和碳，負(fù)極為金屬鋰組成單一，硫極易升華，簡單的加熱就可以將正極中硫進(jìn)行回收，未來廢舊鋰硫電池的回收再利用相對簡單，成本低;而以過渡金屬氧化物為正極的鋰離子電池回收則工藝復(fù)雜，要回收正極材料中貴重金屬，目前無論是高溫煅燒法還是濕法的酸洗，不但能耗高、難度大、還容易造成更嚴(yán)重的二次污染。

近年來，國內(nèi)外各大高校研究所與材料和電化學(xué)相關(guān)的實(shí)驗(yàn)室基本都開展了鋰硫電池的研發(fā)。其中國外的鋰硫電池研發(fā)公司：OXIS和SIONPOWER一直在開展鋰硫電池的研發(fā)。其中SIONPOWER公司在2010年將鋰硫電池應(yīng)用于大型無人機(jī)，打破了三項(xiàng)無人機(jī)飛行世界記錄：飛行最高2萬米以上、滯空時間最長(14天)、工作溫度最低(-75℃)。而目前鋰離子電池是無法實(shí)現(xiàn)讓無人機(jī)在高空低溫環(huán)境下長時間滯空。考慮到鋰硫電池的安全性目前還無法完全徹底解決，因此，鋰硫電池未來將首先應(yīng)用與無人機(jī)領(lǐng)域，而未來無人機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域也非常廣泛。

盡管鋰硫電池的研發(fā)目前受到了諸多企業(yè)的關(guān)注，但國內(nèi)研發(fā)團(tuán)隊(duì)大多起步在2011年以后，進(jìn)入鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化研發(fā)的僅防化研究院、中科院、特種科大等極少數(shù)幾家，另外推廣研發(fā)鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化也面臨著一些亟待解決的問題。苗力孝直言，制約鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化的四個主要瓶頸問題：目前正極單質(zhì)硫不導(dǎo)電的問題已經(jīng)基本解決;放電中間產(chǎn)物多璃子溶解擴(kuò)散也得到了緩解;硫放電后體積膨脹導(dǎo)致正極結(jié)構(gòu)破壞也得到了抑制;而以金屬鋰做負(fù)極，導(dǎo)致的多次充放電循環(huán)后鋰的粉化，使得電池壽命縮短和存在的安全隱患問題成了鋰硫電池產(chǎn)業(yè)化道路最后要沖破的堡壘。

目前，國內(nèi)鋰硫電池的發(fā)展也已經(jīng)取得了很大的進(jìn)步，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示，盡管目前高能量密度鋰硫電池的循環(huán)壽命還很難超過300次，但低能量密度(220Wh/kg)的鋰硫電池循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上，高能量密度的鋰硫電池可以達(dá)到500Wh/kg以上(目前國內(nèi)報道過最高的可達(dá)900Wh/kg)，幾乎是鋰離子的3~5倍。“盡管鋰硫電池在真正的實(shí)用化過程中還存在諸多問題，但我相信它依然是最有可能的下一代高能量密度二次電池，未來，鋰硫電池將對以三元為代表的動力鋰電池市場造成很大沖擊。”苗力孝樂觀地說。

《中國制造2025》提出：“繼續(xù)支持電動汽車、燃料電池汽車發(fā)展，掌握汽車低碳化、信息化、智能化核心技術(shù)，提升動力電池、驅(qū)動電機(jī)、高效內(nèi)燃機(jī)、先進(jìn)變速器、輕量化材料、智能控制等核心技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化能力。”苗力孝直言，當(dāng)前在國家政策利好以及技術(shù)發(fā)展的驅(qū)動下，新能源企業(yè)當(dāng)務(wù)之急是需要加大研發(fā)投入力度，加速攻克和突破鋰負(fù)極的技術(shù)難關(guān)，以避免現(xiàn)在鋰離子電池正極材料面臨的核心技術(shù)被國外占領(lǐng)的尷尬;此外也正因?yàn)殇嚵螂姵氐漠a(chǎn)業(yè)化研發(fā)尚處于起步階段，才是我國新能源企業(yè)搶占先機(jī)獲取未來鋰硫電池話語權(quán)的最佳時期。