科创中国
稳定循环的高能量密度锂硫电池开发
发布时间:
2022-10-18
截止日期:2023-12-31
价格 300万
地区： 江苏省 常州市 金坛区
需求方： 蜂巢***公司
行业领域
高储能和关键电子材料制造
需求背景
随着对储能技术兴趣的增加，应用领域扩大到手机、平板电脑、笔记本电脑、摄录机的能源，甚至电动汽车(EV)、混合动力汽车(HEV)的能源，化工设备的研发也越来越多。电化学装置是在这方面最受关注的领域，其中锂硫电池（Li-S电池）具有高能量密度（理论容量），并且作为能够代替锂离子电池的下一代二次电池而被关注。
近期，美国德雷塞尔大学(Drexel University)的工程师们已经取得了一项突破性进展，他们说，通过利用一种硫的稀有化学相来防止破坏性化学反应，这使锂硫电池更接近于商业用途。这项研究成果已于近期发表在了《通信化学》杂志上。
锂硫电池在能源存储方面前景广阔，这不仅仅是因为硫储量丰富，而且与当今电池中使用的钴、锰和镍相比，硫的来源不成问题。同时，锂硫电池可能还会带来一些显著的性能提升，其存储能量的潜力是目前锂离子电池的几倍。
需解决的主要技术难题
由于商用锂离子电池受其理论能量密度所限，难以满足高容量、高密度储能体系的需求，而锂硫电池，因为其具有高容量(1673mA·h/g)、高能量密度(2500W·h/kg、2800W·h/L)、活性物质硫来源广泛且成本低廉等优势，近年来迅速成为了世界各国研究者的研究热点。但它还有以下几个缺陷需要去攻克：(1)硫单质和硫化锂的绝缘性；(2)穿梭效应；(3)巨大的体积膨胀；(4)充放电效率降低，电池寿命降低。
期望实现的主要技术目标
1、技术目标：
(1)采用有微孔的碳粒，不仅提高电导率，还使中间产物不易溶于电解液；
(2)制备方法操作简便，易于自动化，节省电极材料的制备时间，降低生产成本；
(3)具有良好的电化学性能，且循环效率稳定；
(4)可以利用90%或更多的硫的高理论放电容量，并且通过使用具有高比表面积的阴极碳材料来提供电池，进一步使性能最大化。
2、性能指标：
(1)室温能量密度≥350Wh/kg；
(2)-60℃能量密度≥280Wh/kg；
(3)-60℃~***℃循环＞500圈；
(4)-60℃~***℃倍率≥60%；
(5)-60℃300圈DCR≤100%。
需求解析
解析单位：“科创中国”军工安防与应急产业科技服务团（中国兵工学会） 解析时间：2022-10-28
刘继展
江苏大学
教授
综合评价
该企业技术需求描述清晰，企业对项目背景、技术难题、研发内容及目标都做了详细的描述，专家可从描述中清晰的了解企业需求。
锂硫电池技术难度较大，要解决金属锂的问题，解决硫的溶出问题，解决硫的体积膨胀问题，电解液相关问题等，属于行业难题，待有新技术突破。且要实现商业化，技术要接地气，现在很多材料科学的手段太高端，虽然论文中有的数据很漂亮，但还很难落地。但相关技术已有可能实现的技术积累，只不过尚未普及。
上海交通大学有教授1083名、中国科学院院士25名、中国工程院院士23名，国家重点基础研究发展计划（973计划）首席科学家35名，国家重大科学研究计划首席科学家14名，国家基金委创新研究群体18个，教育部创新团队20个，国家重点研发计划项目获得者117名，人才汇聚，科研实力雄厚。与企业开展产学研合作，联合进行稳定循环的高能量密度锂硫电池开发，虽然有难度，但能够解决该技术需求。
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