Stellantis正研發鋰硫電動車電池更便宜、更輕、續航力更強
Stellantis 和Zeta Energy Corp 正合作開發下一代電動車電池,此舉可能會改變電動車產業的遊戲規則,該電池續航里程更長、功率更大、充電速度快50%,而且成本不到原來的一半。
自2008 年特斯拉向全球推出Roadster 以來,鋰離子電池一直是電動車(EV)革命的動力,該車由53 kWh 鋰離子電池驅動,續航里程約為245 英里(394 公里)。 這款標誌性的Roadster 幾乎是通用汽車1999 年推出的EV1 140 英里(225 公里)續航里程的兩倍。
儘管鋰硫(Li-S)電池早在20 世紀60 年代就已提出概念,但由於鋰硫(Li-S)電池特有的”多硫化物穿梭效應“所造成的壽命週期短和容量損失等問題,其實際應用受到了限制。 電池放電時,陰極側的硫會與鋰發生反應,生成多硫化鋰,並透過電解質擴散到陽極,留下沉積物。 充電時,一些多硫化物會遷移回陰極,但不會全部遷移回陽極,使電池的性能迅速下降。
總部位於美國德州的Zeta 公司與全球汽車巨頭Stellantis 公司合作,認為自己已經解決了這個問題。
最近,材料技術的進步以及阻隔層和塗層的開發捕獲了這些多硫化物,防止它們在電極之間”穿梭”,從而有效地解決了討厭的早衰效應。
Zeta Energy Corp 在其鋰-硫電池中使用未提煉的硫(一種副產品或各行業的剩餘廢物)
此次合作可能意味著電動車電池技術的飛躍:
鋰-硫電池比鋰離子電池輕得多。 鋰離子電池每公斤的能量一般在150-250 瓦時(Wh/kg)之間。 鋰-硫電池可達400-600 瓦時/公斤。
鋰-硫電池能以更小的封裝提供相同的電量,這不僅意味著電動車的續航里程更長(因為電池重量減輕了30-50%),還意味著更好的操控性和性能。 越輕越好。
兩家公司也宣稱,快速充電速度比傳統鋰離子電池組增加了50%。 鋰硫電池的化學結構較簡單,不依賴鋰離子向固態材料(如鋰離子電池中的石墨)的緩慢擴散。 相反,鋰與硫之間直接發生反應,速度更快,更直接。 此外,它們的工作電壓較低,因此充電時電阻較小,吸收能量的速度也更快。
最重要的是鋰-硫電池的每千瓦時成本預計將低於鋰離子電池的一半。
硫資源豐富,Zeta 的鋰-硫電池使用的是甲烷和未提煉的硫等廢料,這些廢料來自各行各業。 此外,它們還摒棄了昂貴、難以取得的材料,如鈷、石墨、錳或鎳;而鋰離子電池也是由這些材料製成的。 與現有電池技術相比,Zeta 的方法可以利用當地材料,並使用現有工廠組裝電池,從而減少二氧化碳排放量。
Stellantis 與Zeta Energy Corp 合作生產用於下一代電動車的鋰硫(Li-S)電池
它們也比鋰離子電池更安全:鋰離子電池的名稱中含有”硫”,但這與火藥、火柴或煙火中的硫不同。 鋰-硫電池中的硫是固態的。 鋰-硫電池的電解質不像典型的鋰離子電池那樣易燃。 導致電池起火的往往是電解液。 不過,電動車電池也不是沒有缺陷,因為使用鋰金屬陽極可能會帶來風險,如枝晶形成,導致短路。
但是,如果您見過電動車電池起火,您就會知道它的破壞性極強。 當鋰離子電池”洩放”或爆炸時,消防局往往只能等待火勢自行熄滅。 穿孔或熱失控(通常是由於過度充電)會導致連鎖反應,從而在鋰離子電池中產生大量熱量。 由於硫的化學反應放熱較少,因此鋰-硫電池不易出現這種情況。 由於沒有鈷和鎳等成分助燃,鋰-硫電池被認為比為現代電動車、筆記型電腦、手機等提供動力的電池更安全。
Stellantis 的目標是在2030 年前推出鋰-硫電動車,這項合作可能會重新定義我們對電動車的看法。