2020年，對所有在中國市場銷售的新能源汽車和動力電池企業來說都是一道坎兒。根據國家工信部發布的《節能與新能源汽車技術路線圖》要求，2020年純電動汽車動力電池單體能量密度要達到300Wh／kg，力爭做到350Wh／kg，而目前主流的鋰電池材料體系，能量密度在未來一到兩年都將接近理論值，難以超過350 Wh／kg，要制造更高能量密度的電池，則需要開發新的電池體系。有業內人士認為，鋰硫電池體系有望成為未來高能量密度主流電池材料體系之一。

據電池中國網了解，近日中南大學賴延清教授團隊在鋰硫電池高安全、長壽命與高比能難以協同問題的研究上取得重大突破，在S－C復合材料構筑、循環衰減機制以及截硫導鋰方法等方面取得了一系列創新性成果，相關研究成果在Nano Energy 、Energy Storage Materials和J． Mater． Chem． A等相關能源材料Top 期刊上發表。賴延清教授作為項目負責人，還申報獲批了2018年度國家重點研發計劃項目，預計項目實施3年內，將在國際上率先實現高比能（當前電池的2倍以上）鋰硫電池的工程化制造與裝車應用示范。

鋰硫電池是以硫元素作為電池正極，金屬鋰作為負極的一種鋰電池，其理論比能量高達 2600Wh／kg，遠高于目前商業化的鋰離子電池。近年來，鋰硫電池因具有高能量密度、髙理論容量、單質硫資源豐富、價格低廉以及環境友好等特點，成為高能新型電池的主要研究方向之一。

盡管技術路線較為清晰，但鋰硫電池的商業化進程卻面臨很大的挑戰：由于硫正極材料及其放電產物硫化鋰導電性差，充放電過程中的體積效應以及“穿梭效應”等問題，致使電池中硫的利用率低、容量衰減快、倍率性能差。

針對上述問題，西南大學材料與能源學部徐茂文教授課題組日前設計并合成了雙層核殼NiO－NiCo2O4異質結 C空心納米籠作為硫的載體，并首次應用于鋰硫電池中。這種空心結構不僅能夠為硫的存儲提供充足的空間，還能有效應對硫充放電過程中的體積效應。此外，NiO－NiCo2O4異質結納米籠能夠利用自身組成的獨特優勢，有效抑制多硫化物溶解擴散，緩解電池的穿梭效應?；谶@種獨特的設計，該材料作為鋰硫電池的正極，表現出較高的比容量以及良好的循環穩定性。電池中國網獲悉，該研究成果為徐茂文團隊與美國麻省理工大學陳育明博士合作完成，并以“Double－Shelled NiO－NiCo2O4 Heterostructure Carbon Hollow Nanocages as An Efficient Sulfur Host for Advanced Lithium－Sulfur Batteries”為題發表在國際能源頂級期刊《Advanced Energy Materials》（先進能源材料）上。

不只是科研機構，近年來電池企業也一直在積極尋求技術突破，希望盡快實現鋰硫電池商業化?？紤]到高空無人機對重量特別敏感，而鋰硫電池最大的優勢便是能量密度大、重量輕，國內外已有多家企業陸續在無人機上開展鋰硫電池應用測試。

據電池中國網了解，國外的SION POWER公司在2010年將鋰硫電池應用于大型無人機創下了飛行高度最高、滯空時間最長和工作溫度最低等三項無人機飛行世界記錄。而目前鋰離子電池無法實現讓無人機在高空低溫環境下長時間滯空。國內方面，猛獅科技通過與新加坡的專業研究院所IMRE合作，目前鋰硫電池樣品也已經在無人機上應用。

目前鋰硫電池產業化研發尚處于起步階段，除了電池正極材料的比容量和穩定性需要進一步提高外，電池安全性等關鍵問題也亟待解決。盡管鋰硫電池產業化還存在著許多問題，但在桑頓新能源研發部總經理苗力孝博士看來，這正是我國新能源企業搶占先機，獲取未來鋰硫電池話語權的最佳時期，動力電池企業應加大研發投入力度，加速攻克和突破鋰硫電池的技術難關，以避免未來鋰硫電池核心技術被國外占領，影響國內鋰電產業健康發展。

作者：閆志剛