
01
基本情况
硫化物固态锂电池是一种使用硫化物固体电解质的锂电池,具有更高的室温离子电导率和更好的机械强度,其由硫化锂和铝、磷、硅、钛、铝、锡等元素的硫化物组成的多元复合材料。由于硫离子半径大,使锂离子传输通道更大,同时电负性也合适,因此硫化物固体电解质在所有固体电解质中具有最好的锂离子电导率。
硫化物固态锂电池的优点包括高离子电导率、高机械强度、优异的热稳定性和氧化还原能力。此外,硫化物固态电解质还具有较高的电化学稳定性和良好的循环寿命,可以在高温和低温下工作,并且具有优异的倍率性能和低温性能。是一种具有广阔应用前景的锂电池技术,其高离子电导率、高机械强度、优异的热稳定性和氧化还原能力等特点,使其在消费电子、智能汽车、医疗等领域具有很大的应用潜力。

02
产业链
硫化物固态锂电池产业是一个新兴的产业,上游的材料、设备和原料供应商提供了硫化物固态锂电池产业所需的各种原材料,包括正极材料、负极材料、电解液、粘结剂等。这些原材料通常来自于化学公司、矿业公司和相关科研机构等。中游的生产商和销售商主要从事硫化物固态锂电池的制造和销售。这些公司可以分为独立企业或者合资企业,它们负责生产硫化物固态锂电池组件并将其销售给最终用户。下游的电子设备制造商和电信运营商使用硫化物固态锂电池作为动力源,用于各种电子设备和通信系统中。例如,智能手机、笔记本电脑、平板电脑、汽车电子设备、无线基站等都使用了硫化物固态锂电池。

03
团队与公司
硫化物固态锂电池已经成为了研究的热点之一。科研团队致力于开发高性能的硫化物固态电解质,并已经建立了中试生产线,具备公斤级批量制备能力。此外,针对硫化物电解质空气稳定性的研究也取得了关键性进展,通过向电解质中进行软酸物质和硬碱物质的双掺杂,获得了兼具高离子电导率、电化学稳定性和空气稳定性优异的硫化物电解质材料。
现阶段研发主要团队包括:中国科学院物理研究所团队、山东理工大学团队、上海交通大学团队等。
马里兰大学博士石昌民宣布研发出一款固态锂硫电池,其表现出极高的初始放电容量(1307mAh/g)、以及相对较高的基于电池整体计算出来的能量密度:639h/L 和 134Wh/kg。其 基于 Ta-LLZO 固态电解质的锂硫电池,又取得了高硫负载的长时间超稳定循环,电池运行时间超过 300 天、容量保持率为 80%, 这样极具商业价值的电池性能,也得到了美国陆军实验室的重视。
贾理男,杜一博,郭邦军,张希等基于硫化物电解质的全固态锂离子电池负极研究也有一定程度的突破性进展。
据加拿大滑铁卢大学消息,Linda F. Nazar教授全固态锂硫电池实现超高保持率!基于Li2S/LiVS2核壳纳米结构设计了一种复合Li2S正极,LiVS2作为Li2S氧化过程中的载流子传输载体和电子转移介质。同时,采用银石型固态电解质,固态Li-S电池在室温下表现出非常好的倍率性能,可达3mA cm-2,且在1mAcm-2的中等电流密度下,循环1000次仍能够保持近80 %的容量。即使在具有高活性物质正极载量的电池中(4和6mgcm-2),也能展现出稳定的容量保持率。更加重要的是,面容量为5.3 mAh·cm-2(即载量10 mg cm-2)的正极尽管循环寿命有限,但也能实现可逆充放电。相关研究成果“High-Performance All-Solid-State Li2S Batteries Using an Interfacial Redox Mediator”为题发表在Energy & Environmental Science上。
布局硫化物固态锂电池产业的公司
科恒股份:主要产品包括硫化物固态锂电池和钠离子电池等。在2017年成立了全资子公司安徽科恒新能源有限公司,计划在未来几年内投资数亿元人民币,扩大硫化物固态锂电池和钠离子电池的产能。
中航光电:专注于新能源领域的公司。在2015年成立了新能源汽车部门,开始研发和生产动力电池。目前,已经推出了多款基于磷酸铁锂技术的动力电池产品,并与多家整车厂商建立了合作关系。
宁德时代:全球领先的动力电池制造商,也是一家专注于新能源汽车动力电池市场的公司。2016年成立了储能事业部,开始进入储能领域,已经成为特斯拉、宝马等国际汽车厂商的供应商,在国内新能源汽车电池市场上占据了较高的份额。
比亚迪:中国著名的汽车制造商,也是一家专注于新能源领域的公司。2000年成立了电池事业部,开始生产镍镉电池和手机电池等。近年来,推出了多款基于纯电动和燃料电池技术的产品。
天奈科技:一家专注于新能源材料研发和应用的公司,主要产品包括硫化物固态锂电池和纳米碳管电池等。2016年成立了全资子公司深圳市天奈新能源科技有限公司,计划在未来几年内投资数亿元人民币,建设多个生产基地,扩大硫化物固态锂电池和纳米碳管电池的产能。

04
市场与未来
根据IDC的数据表示,全球硫化物固态锂电池市场规模预计未来几年将保持快速增长。
硫化物固态锂电池产业的发展也面临着一些挑战和风险。首先,硫化物固态电解质的制备过程比较复杂,成本较高,这可能会影响其普及率。其次,安全性问题也是限制其大规模应用的因素之一。此外,生产过程中的污染控制也是一个需要关注的问题。要实现商业化量产,需要面临技术和市场方方面面的挑战。

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