锂硫电池的承诺

总部位于加利福尼亚州的初创公司Lyten正在开发锂硫电池。公司和科学家正在争先恐后地破解突破性电池的代码，该电池可能是继锂离子之后的下一个。
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硫元素既便宜又丰富。地球上有很多东西，以至于在被剥夺石油和天然气后，这些大堆的黄色东西通常放在化石燃料炼油厂外面。

但电化学家——研究化学反应如何产生电的科学家——长期以来一直将硫视为令人难以置信的能量存储的诱人前景。这是因为锂和硫的组合有可能制造出一种非凡的电池，这种电池既可以存储更多的能量，又比今天笔记本电脑和电动汽车中使用的锂离子电池更便宜。

初创公司Lyten的首席电池技术官Celina Mikolajczak在1月份于旧金山举行的彭博新能源金融峰会上表示，商用锂硫电池可以使“电气化成为丰富的东西”，其中“很容易将一切电气化”。Lyten正在开发一种锂硫电池。

目前的锂离子电池受到镍供应受限的阻碍。钴是当今锂离子电池的另一个关键成分，主要在刚果民主共和国开采，那里的钴矿受到人权问题的困扰。这个想法是，与目前的锂离子电池组相比，硫的丰富性和低成本可以使锂硫电池更便宜，也更少地依赖有问题的区域，后者每千瓦时的价格约为150美元。

与此同时，在电池中使用硫可以提供理论上的超高能量密度，或电池一次充电时可以容纳的能量。今天的电动汽车每次充电可以行驶约300英里，但锂硫电池可能会将该续航里程增加一倍——或者制造出重量只有锂离子动力等效物一半的电动汽车。

至少这些是巨大的希望。锂硫电池仍然局限于研究实验室。

但随着资金从《减少通货膨胀法》流入美国新兴电池行业，公司和科学家正在争先恐后地破解代码，以开发一种突破性的电池，该电池可能是继锂离子之后的下一个。这关系到可能同时加速电动汽车和储存清洁能源的技术。

挑剔的电池

最大的问题是，一家公司是否可以开发和制造锂硫电池，以便在大量生产时像广告宣传的那样工作。虽然初创公司、研究人员和大型电池公司正在研究化学，但没有大规模商业生产的锂硫电池。

硫磺是不守规矩的。锂是不守规矩的。当你把这两个元素放在一起时，你会得到一种非常难以处理的化学反应，”Mikolajczak在BNEF峰会上说。这种化学已经很久没有被利用是有原因的。

一个问题是，用作锂硫电池阴极的硫在充电和放电时会发生相变。它从固体移动到液体，然后再回到固体。Mikolajczak说，这让它变得非常“挑剔”。“一起工作很痛苦。它让你的头爆炸。”

早期尝试锂硫电池时，硫化合物溶解在电解质中，电解质是离子充电和放电的介质（通常是液体）。

许多开发锂硫电池的尝试最终都变成了功能低下的电池，这些电池会产生树突，在充电过程中可以形成微小的金属结构。树突导致短路和电池故障，锂硫电池难以保持高充电循环。

这关系到可能同时加速电动汽车和储存清洁能源的技术。

Mikolajczak的公司Lyten是一家总部位于加利福尼亚州圣何塞的8年创业公司，可以制造一种皱巴巴的石墨烯，据说这种石墨烯在本质上将硫固定在电池中，同时充当导体。该公司表示，在试验中看到了有希望的结果，Mikolajczak在接受GreenBiz采访时表示，她预计Lyten能够在大约一年内开发出“一个可观的电池”。她说，它不会大量使用，但早期客户将能够使用它。Lyten计划将电池出售给汽车制造商以及无人机和飞行车辆制造商。

阿贡国家实验室的研究人员最近在锂硫电池方面也取得了一些进展。阿贡科学家在电池内创造了一个多孔的含硫层，可以帮助保护材料免受树突破坏。

在实验室里，阿贡的锂硫电池能够充电和放电700次，这与今天的锂离子电池具有竞争力。阿贡科学家团队通过在阿贡的一个实验室使用最先进的X射线衍射机，看到了锂硫电池内该层的成功。这是一个价值数十亿美元的尖端工具。

Argonne科学家Guiliang Xu（最近一篇论文的作者之一）告诉GreenBiz，Argonne计划与私营部门合作，将该技术商业化，并制造原型电池。

当然，美国并不是研究人员试图解锁锂硫代码的唯一地方。欧盟资助了刚刚结束的LISA项目，并研究了围绕锂硫电池设计开发创新。

韩国巨头LG通过其能源部门LG Energy Solution表示，它计划在2025年尝试将锂硫电池商业化。一家名为Theion的德国初创公司在其网站上表示，它也试图尽快将锂硫电池推向市场。

资金正在流动

有了最近通过的爱尔兰共和军提供的新资金，美国公司可能已经准备好利用政府的支持和不断增长的电动汽车市场。

Lyten的Mikolajczak称IRA对新电池开发“巨大”。电池制造是超级资本密集型的。[爱尔兰共和军补贴]给了每个人更多的战斗机会，”Mikolajczak对GreenBiz说。

与此同时，汽车制造商在投资电池技术和电池供应链方面变得更加激进。通用汽车、戴姆勒和福特等公司正在与有前途的电池初创公司和电池矿物供应商合作。特斯拉和比亚迪等其他纯电动汽车公司长期以来一直对其电池技术进行大量投资。

与IT初创公司相比，气候科技初创公司似乎更容易受到经济衰退的恐惧和裁员的影响。私人投资者继续为气候科技初创公司提供资金，包括Lyten等电池制造商，Lyten迄今已筹集了超过2亿美元的资金。

尽管有最近的创新和资金，但锂硫电池还有很长的路要走。目前为当今电动汽车革命提供动力的锂离子电池已经从30年的进步中受益。在汽车上使用锂硫电池组作为特斯拉或通用汽车的主流电池组之前，预计会有很多年——如果不是几十年的话。

第一批锂硫电池最终可能会出现在需要超轻的车辆和设备中。由于锂硫电池的能量密度是两倍，它可以为重量一半的车辆提供动力。

这种轻巧的重量可以帮助确定第一批客户。当锂硫电池最终从实验室中爆发时，我们不应该期望第一批电池会在路上为汽车提供动力。相反，它可能是无人机和小型飞行器在天空中。