锂硫电池性价比超高，上汽大众工程师表示量产至少要5年

既省钱又高效的电池可以有...

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/进智在分享看更多精彩在今年的上汽Tech－Show上，上汽大众展出的锂硫电池受到现场观众的普遍关注。锂硫电池是一项新的电池技术，它在能量密度和成本方面的优势非常明显，但在材料特性和制作工艺方面还存在一定缺陷。



锂硫电池内部具有怎样的结构？在开发过程中存在哪些技术难点？小编请教了上汽大众电池开发工程师谢彬。他表示，锂硫电池的工作寿命和功率性能是目前面临的两个难点。虽然锂硫电池还没有量产，但未来锂硫电池有可能在上汽大众的新能源车型上搭载。



据谢彬介绍，锂硫电池是国家863项目，由中科院苏州纳米所负责开发。基于中科院苏州纳米所的研究成果，上汽大众建立了新型电池体系性能评价和设计能力和新型体系电池模组的仿真能力，正在进行车载应用前期探索。什么是锂硫电池？谢彬：锂硫电池是锂电池的一种，它是以硫作为正极，金属锂作为负极的一种锂电池。锂硫电池在电动汽车和大规模储能中具有广阔的应用前景，目前，锂硫动力电池处于研发阶段，还没有实现量产。锂硫电池有哪些优势？技术原理是什么？谢彬：最早在汽车上使用的电池是铅酸电池，它的能量密度只有50Wh/kg；目前普遍采用的锂离子电池能量密度最高能做到240Wh/kg；如果采用锂硫电池，能量密度能达到300Wh/kg，甚至更高。因此，能量密度高是锂硫电池的最大优势。

传统的三元锂电池是通过钴原子来固定锂原子，一个钴原子只能结合一个锂离子。锂硫电池采用硫原子来固定锂原子，一个硫原子可结合两个锂离子。而且硫的原子量小于钴，重量比钴轻得多，这就是为什么锂硫电池能量密度高的原因。

与现有的动力电池相比，锂硫电池的成本有竞争力吗？谢彬：由于硫在地球中储量丰富，价格相对低廉，每吨硫原料的成本大约是1300元。如果采用三元锂的话，每吨原料的成本少则十几万元，多则几十万元，差距非常大。而且，锂硫电池的硫正极可以循环利用，对环境非常友好。现阶段，锂硫电池存在哪些短板？如何解决？谢彬：锂硫电池面临的技术难点一是正极的硫会溶解于电解液，造成电池迅速衰减，直接影响车辆性能；二是硫在充放电过程中，会发生副反应导致变形，有可能导致电池损坏。

目前，主要的解决方法是从电解液和正极材料两个方面入手。由于高活性的正极材料含硫比例高，我们通过新的喷射涂片方法来合成电极，让电极更加稳定。另外，通过在电解液中加入不同的添加剂，可以非常有效地抑制锂多硫化合物的溶解和避免充放电过程中的副反应。锂硫电池距离量产还需要多久？谢彬：根据现在的研发进度来看，锂硫电池距离量产还有一段距离。我估计这个过程还需要 5-7年时间。目前我们正在和中科院苏州纳米所一起攻关，进行车载应用前期探索，先把基础打好。

上汽大众在锂硫电池项目中扮演了怎样的角色？谢彬：上汽大众的锂硫电池项目是一个产学研相结合的项目。上汽大众首先根据整车的性能对电池进行整车仿真，提炼出针对锂硫电池的设计要求，包括电池正极的设计要求、电池性能的测试方法等。

锂硫电池的单体设计和开发主要由中科院苏州纳米所负责。内容包括电池材料、材料工艺、电池构成、电池结构等方面的研究。锂硫电池做成单体后，我们再把单体组装成动力电池模组进行验证测试。最后，我们会对电池进行机械和热仿真实验，不断优化测试结果。

谢彬

上汽大众电池开发工程师

中科院物理研究所锂离子电池博士，在上汽大众从事电池开发十年。目前主要关注用于量产的锂离子电池技术以及未来的先进电池技术。

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