pg电子娱乐平台-IDTechEx：锂硫电池有望成为价值数十亿美元的产业

市场分析公司 IDTechEx在最近发布的一份报告《2025-2035 年锂金属电池：技术、参与者和预测》中预测，到 2035 年锂硫市场规模将超过 13 亿美元。锂硫电池是一种采用锂金属负极和硫正极的电池。这类电池具有较高的重量能量密度，但由于正极所需的硫含量较高，其体积能量密度有限。由于硫的储量丰富，锂硫电池还具有降低成本的潜在优势，并且由于硫的非反应性，其安全性也得到了提升。锂硫电池已在多个大洲得到发展，预计将于2033年实现量产。

锂硫电池过去曾受到大力开发。然而，由于其固有的降解方式——多硫化物穿梭——导致其化学性质受到限制。

Li2Sx形式的多硫化物在正极中生成，并穿梭进入电解质，有效地滤除活性物质。这些多硫化物还可以到达负极，并开始其自身的氧化还原反应循环，从而降低电池的有效氧化还原电位。多硫化物还会在负极形成一层不溶性的Li2S层，阻碍离子传输。多硫化物穿梭的总体效应是显著降低电池的库仑效率，严重影响电池寿命。

锂金属枝晶的形成也是一个问题，尽管它的影响往往不如多硫化物穿梭电池那么严重。锂枝晶在阳极形成并渗入电解液，发生不可逆反应，导致电池活性物质还原。此外，在充电和放电过程中，硫阴极会发生显著膨胀——放电时膨胀率高达80%。这会给阴极结构带来相当大的压力，并可能通过裂纹的形成和成核降低电池整体的接触电导率。

可以通过多种方式抵消多硫化物穿梭。最显而易见的方法可能是使用固体电解质，因为这可以阻止多硫化物穿梭。然而，由于硫本身就是不良导体，这会导致电解质与正极界面处的电导率显著降低。替代液体电解质是更有吸引力的选择。多硫化物可溶于目前用于石墨负极锂离子电池的液体电解质中。然而，也存在一些多硫化物不溶于其他溶液的物质，例如环状醚、短链醚和乙二醇醚。

或者，可以使用隔膜/隔板来阻止多硫化物穿梭。所选隔膜必须具有选择性，允许锂离子通过，但不允许多硫化物通过。

阴极膨胀问题可以通过替代阴极结构来解决，例如耐膨胀的晶格或更强的粘合剂。替代材料可以开发不含粘合剂的单一材料结构，从而显著提高集流体的刚性。硫化聚丙烯腈(SPAN)就是一个例子。

锂硫电池比能量较高，但能量密度较低，因此特别适合应用于航空、国防和海事领域，尤其是无人机(UAV)。然而，预计这种化学技术也将在电动汽车，尤其是重型电动汽车中得到应用。IDTechEx 预测，到 2035 年，全球锂硫电池产量将超过 14 吉瓦时。