既存の車両技術的条件、エネルギーは、ビューの武漢大学教授愛Xinping点に基づいて電気自動車の燃費を改善するために、コア技術の方向となっている特定のアセンションのバッテリーは、最も合理的な設計は、単一の300wh / kgの耐久300キロを対応する必要があります。単一ボディ400キロに相当する400wh / kgの耐久;モノマーは、500wh / kgの操作を行い、そして人生は500キロに達することができる場合。
実際には、業界では一般的に、高ニッケル三元系正極によって当面の目標リチウム技術と考えられ、負極シリコン炭素は300wh / kgで達成、目標に基づいて、中間（2025）を達成するために、リチウムマンガン系負極/高容量のSi-C富化されますモノマー400wh / kgの、長期的な目標は、リチウム - 硫黄、リチウム空気電池、モノマー500wh / kgでのエネルギー比を開発することです。
下の図は、電気自動車のバッテリ寿命の様々なタイプの、現在のリチウムイオン電池を示しています160キロで、リチウムイオン電池の未来を最適化するために、引き続き200キロに達すると予想されます。
電池のすべての種類を見ると進捗状況は現在、一般的にリチウム - 空気、リチウム - 硫黄電池は、比較的大きな可能性を秘めていると考えられているが、私は電池用途のためにその見通しについて楽観的ではありませんでした。次の図は、リチウム（水と電解質なし）のリチウム空気電池を示しています硫黄電池が作動する。
01なぜリチウム電池でできないのですか？
もちろん、リチウム金属を負極とし、空気中の酸素を正極として用いることにより、触媒選択、機構検討、電解液選択、充電性等が主な原因となっているが、酸素電極は反応助剤として多孔質炭素を必要とする大きな進歩がみられましたが、製品として、リチウムイオン電池には4つの致命的な欠陥があります。
1.水分コントロール
リチウムイオン電池はオープンシステムであり、リチウムイオン電池、空気中の酸素のリチウム空気使用、空気には水が含まれ、リチウムは水と反応します。問題を解決するのが難しい。
酸素の接触還元
リチウムは十分に安定ではなく、現在純粋な酸素環境でのみ使用されています
酸素の反応速度は非常に遅いが、酸素の反応性を向上させるためには効率的な触媒を使用しなければならないが、現在では貴金属であるため効率的で安価な触媒の開発が必要である。
3.リチウム金属アノードの充電可能性
つまり、業界は60年前に、リチウムの樹状突起を研究してきたが、多くの科学技術人材が相次いでいますが、まだまだ進歩はありません。
放電生成物の分解
リチウムイオン電池の放電生成物はリチウム酸化物であり、固体リチウム酸化物は酸素およびリチウムの再触媒分解をいかに難しくしているか。
リチウムイオン電池の長年の問題を集めて、その可能性は非常にスリムであると言えるでしょう。
02なぜリチウム硫黄電池が機能しないのですか？
リチウム - 硫黄電池は、1940年に早くも研究されたが、リチウム空気電池は最近注目されているに過ぎない。リチウム - 硫黄電池は、負極にリチウム金属を使用し、正極に硫黄を使用し、1600mAh / gという非常に高い容量を有する。なぜあなたはその理由を研究するのですか？しかし、多くのリチウム硫黄電池の痛みがあります。
電極サイクル性能が悪い
前記第1の相違点は、放電サイクル性能が直接リチウムポリスルフィドと共に減少する徐々に硫化リチウムを生成ではなく、硫黄電極が中間生成物を生成することである場合、多硫化リチウムは電解質中に溶解し、損失を溶解します。溶解したリチウムポリスルフィドは、低自己放電クーロン効率及び高その結果、シャトル効果を生成するために、正極での酸化、次いで還元のアノード側面に拡散し、そして、もう一方の手を、リチウムポリスルフィドの溶解が意志優先正極表面の充電中したがって、閉塞および不活性化による電極表面の堆積を招くため、電極サイクル性能が悪い。
現在では、多孔質炭素材料との研究コミュニティの方法は、多硫化物イオンはその溶解損失を低減するために吸着し、への障壁となっている。この戦略は、学術的に非常に有効であることが表示されますが、実際の効果は非常に限られている。主な違いは、ということです実験室での研究は小さなボタン電池に基づいて、電極は、硫黄負荷の量は、約数ミリグラムの量で全硫黄高い薄いないれ、バッテリの実際の硫黄含有量が大きい（グラム）であり、そして非常に厚い電極、高硫黄装填ユニット。
例えば、リチウム - 硫黄電池で863のプロジェクトが教授愛Xinpingの関与、研究室では電気が出していなかった後、時々、それは、実際の電池では、1000年の硫黄/炭素複合材料の上にのみサイクルを複数回循環させることが可能ですこのような理由のために。
前記負極のリチウム
リチウムアノードの充電可能性は短時間で解決するのが困難な問題でもある。電気化学反応はいくつかのプロセスを直列に含む必要があり、最初はバルク溶液から電極表面への反応物質の移動であり、液体物質移動と呼ばれる。第2のプロセスは、電気化学反応ステップと呼ばれる生成プロセスの形成である電子を得るかまたは失うための電極表面の反応であり、遅い電極反応はどのステップ制御の対象となるかである。
リチウム電極の場合、電子交換プロセスは非常に速いので、液相移動は反応制御ステップであり、すなわち、電極のバルクから電極表面へのリチウムイオンの移動は比較的遅いステップである。これは、液相転移は実際に対流の影響を受けますが、重力が存在する限り対流があり、電極表面の対流速度は各点で同じではないため、各点の反応速度は異なります。場所が速い場所では、リチウムイオン伝送距離が短ければ短いほど、リチウムデンドライトの成長の理由であるリチウムの堆積速度が速くなる。
もちろん、正極と負極との間の距離は同じではない、電流分布は、リチウムデンドライトの成長のための重要な理由であり、同じではない。明らかに、これらの要因は、デンドライトの成長実際の電池を回避することが困難で、そのためでありますリチウム充電式の問題によって解決策がないと言うことはできませんが、効果的な解決策を見つけることはまだ困難です。
容積エネルギー密度はより低い
リチウム - 硫黄電池は、体積エネルギー密度は、硫黄が絶縁体であるので、それは、導電性、それを分散させる、それを反応させること、のみリン酸鉄リチウムと同等とすることができる比較的低い、高表面積炭素を多量に使用する必要があり、鉛硫黄/炭素複合材料の密度は非常に小さく、加えて、硫黄は、第1の電極の伝送チャネル上に存在しなければならない再堆積反応、液相を多量に溶解されます。
今硫黄電極のリチウム - 硫黄電池の磁極片の大部分は、コーティングの種類にない圧力が、ある体積エネルギー密度は、特に乗用車のために、車両のための非常に低くなるよう、気孔率は、特に高いですエネルギー密度が一定値に達すると、乗用車の多くない場所がバッテリーを装着しているため、体積エネルギー密度は、さらに重要です。
だから、そういう意味では、少なくとも車両電源の分野では、リチウム - 硫黄電池には希望がありません。
要約
開発の現在の観点から、あまり特定のセキュリティに加えて、年に2020 300wh / kgのこの短期的な目標を達成するために、何の技術上のリスクがありません。中期目標については、結果によると、400wh / kgの正極容量250mAhを達成するために必要/ G、800ミリアンペア時/ gでの負極容量は、材料系の電流要件も可能です。
しかし、長期目標、硫化リチウム、リチウム理論ヌル値がはるか500wh / kgの（リチウム - 硫黄2600wh / kgで、リチウム空気11000wh /キログラム）を超え、リチウム - 硫黄おそらくは市場リチウム空気電池よりも近いが、リチウム - 硫黄電池リチウム - 空気の研究短時間ながら問題は、何十年も解決されていない。全体の化学の問題ではまだ明確には理解していない、未来が最終的に商品化されるか言うのは難しい商品化することは困難である、それはできません、その実現可能性でした考慮すべき。
