瑞典电池巨头 Northvolt 上个月宣布破产时，一家资金雄厚的美国初创公司 Lyten 已经抢先一步，收购了该公司之前关闭的湾区工厂。随着中国廉价的锂离子技术充斥市场，Lyten 公司打赌，要建立一个完全国产化的电池供应链，就必须采用其他化学物质，比如锂硫，Lyten 公司的首选配方。
长期以来，锂硫电池一直是很有前途的竞争者，因为从理论上讲，这种电池的能量密度比传统的锂离子电池要高得多。它们还主要依赖于廉价、丰富且易于获取的材料。”Lyten公司首席可持续发展官基思-诺曼（Keith Norman）告诉我：”我们不用镍，不用锰，不用钴，不用石墨。根据 Benchmark Mineral Intelligence 的数据，要扩大标准锂离子电池的生产规模以满足预测的全球需求，就需要在 2035 年前新开设近 400 个矿场。”诺曼说：”我们相信，如果你能弹指一挥间将其改为锂硫电池，采矿需求将减少 80% 到 90%。
诺曼说，Lyten 的客户希望尽快获得这些电池，而收购 Northvolt 旧的 200 兆瓦工厂将使公司能够在明年开始商业化生产。Lyten 最近还宣布了在里诺建立超级工厂的计划，该工厂计划于 2027 年投产。位于休斯顿的锂硫初创公司 Zeta Energy 也计划在 2025 年实现商业化，并将在未来几周内宣布其 100 兆瓦工厂的开业。
虽然这两家公司都梦想能生产出更高效、更轻便、更具成本效益的电动汽车和储能系统，但锂硫尚未实现商业化是有原因的。
首先，硫通常是锂离子的不良导体，因此需要额外的导电材料来弥补，从而增加了电池的重量。此外，由于 “多硫化物穿梭效应”，阴极中的硫会溶解在液态电解质中，损坏阳极，从而降低电池容量和循环寿命。
德克萨斯大学奥斯汀分校的工程学教授兼电池研究员阿鲁穆加姆-曼蒂拉姆对我说：”问题是可以解决的。”Manthiram 说，在参与了 20 世纪 80 年代锂离子电池的初步突破之后，他看到传统电池技术年复一年地不断进步。他认为锂硫电池也将遵循同样的轨迹，只不过速度会更快。他说：”五年、十年内能解决吗？我很乐观。”他告诉我。他目前正与 Lyten 合作，利用能源部资助的一项基金，加速电动汽车中使用的锂硫电池的商业化进程。
不过，Zeta 公司认为自己已经找到了解决方案。它声称自己的能量密度是传统锂离子电池的三倍，而价格却不到传统锂离子电池的一半。虽然 Zeta 公司的战略营销和创新主管梅丽莎-席林（Melissa Schilling）无法透露太多有关 Zeta 公司专有阴极的信息，但她告诉我，这种阴极是由硫碳聚合物制成的，可以消除可怕的多硫穿梭效应（这一说法已得到外部验证），并具有更强的导电性。该公司的锂金属阳极由碳纳米管制成。与传统的石墨阳极相比，纳米管有助于提高阳极的稳定性，从而提高能量密度，同时还能防止阳极上形成树枝状突起，这种突起会导致电池损坏。
根据Zeta公司的数据和Manthiram对典型生命周期的估算，Zeta电池的充放电循环次数是传统锂硫电池的八倍。不过，为电动汽车优化这些电池可能意味着更短的循环寿命，这可能无法与锂离子电池相提并论。即便如此，席林告诉我，”我们将在密度和成本上击败锂离子电池”。迄今为止，该公司已经筹集了 3000 万美元，目前正在进行 B 轮融资。虽然 Schilling 无法透露 Zeta 最初客户的名字，但她告诉我，公司正在与一家大型汽车制造商和重型设备制造商合作。Zeta 还与 Lyten 一样获得了能源部的商业化资助。
诺曼告诉我，Lyten 目前提供的能量密度比顶级锂离子电池高出 25%。该公司预计很快就能以一半的材料成本提供两倍的能量密度。Lyten 的技术依赖于一种所谓的超级材料–三维石墨烯，这是该公司自主研发的。三维石墨烯与阴极中的硫结合，形成一种导电性更强、更稳定的复合材料。
诺曼说，你可以把三维石墨烯想象成一块海绵，它的孔隙大小 “完全可以容纳硫原子”。他告诉我，石墨烯 “赋予了（硫）导电性，并使其具有不易分解的刚性结构”，这意味着电池不太可能受到多硫穿梭效应的影响。Lyten 的阳极也是由能量密度高的锂金属制成的。
不过，Lyten 并未公开其电池的循环寿命，在后续的电子邮件中，Norman 告诉我，在电动汽车电池方面，Lyten “尚未达到我们所需的循环寿命”，不过该公司 “看到锂硫电池的性能每年提高 20-30%”。对于将锂硫电池用于无人机、卫星、两轮和三轮车等早期应用的客户，诺曼写道，Lyten 目前的循环寿命 “符合或几乎符合他们的要求”。
该公司似乎有足够的资金来实现这些改进。Lyten 去年获得了 “独角兽 “地位，在完成 2 亿美元的 B 轮融资后，估值超过了 10 亿美元。该公司的支持者包括 Stellantis 和联邦快递，美国国防部甚至正在资助在国际空间站上演示 Lyten 的电池技术。
诺曼告诉我，公司最近收购了 Northvolt 在湾区的旧工厂，这是 Lyten 迈向规模化的重要一步。这家加州工厂最初是为 Cuberg 生产锂金属电池而设计的，Cuberg 是 Northvolt 于 2021 年收购的一家初创公司，今年夏天关闭。与 Lyten 和 Zeta 的电池一样，Cuberg 的电池也使用了纯锂金属阳极，而其阴极与传统锂离子电池使用的镍锰钴化学成分相同。诺曼告诉我，使用这种化学成分，”很难在成本上进行竞争”。
Norman 和 Schilling 一致认为，Northvolt 最终出错的主要原因之一是，它试图在价格敏感的环境中过快地扩展标准锂离子技术。”诺曼告诉我：”他们直接采用了 10、20、30 千兆瓦时的设备。”当他们试图扩大这些设备的规模时，他们遇到了很多制造方面的挑战，而试图在这些巨大的设备上学习这些技术所需的成本和时间有点让他们吃不消。”席林告诉我，她认为电动汽车固态电池制造商 QuantumScape 也面临着同样的风险。
诺曼告诉我，要想与充斥市场的低成本中国电池竞争，国内技术必须有明显的优势–仅仅在效率、成本或可持续性方面逐步改进是不够的。”诺曼告诉我：”从根本上说，你必须拥有一种与众不同的电池，让客户真正渴望得到它。但他知道，如果莱腾公司成功地将锂硫电池商业化，其他公司和国家也会迅速加入这场游戏。
Manthiram 告诉我，LG、三星、SK 和松下等主要电池巨头都很清楚锂硫领域的发展情况，尽管他们还没有在这方面发出任何声音。”他们正在悄悄地进行研发工作。他们不炒作，因为他们已经有了自己的产品，”Manthiram 指的是该公司广泛使用的锂离子电池。”他们也在关注学术实验室在做什么，Lyten 在做什么，其他公司在做什么”。
如果时机成熟，这些巨头肯定会扑上来。然而，Lyten 和 Zeta 仍有机会开创一种完全在美国制造的新型电池技术，这在迄今为止的电池领域是闻所未闻的。
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