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。單質(zhì)硫在地球中儲量豐富，具有價格低廉、環(huán)境友好等特點。利用硫作為正極材料的鋰硫電池，其材料理論比容量和電池理論比能量較高，分別達到1675mAh/g和2600Wh/kg，遠遠高于商業(yè)上廣泛應(yīng)用的鈷酸鋰電池的容量（<150mAh/g）。并且硫是一種對環(huán)境友好的元素，對環(huán)境基本沒有污染，是一種非常有前景的鋰電池。

　　據(jù)新浪新聞消息三元電池已經(jīng)嚴重過剩。目前國內(nèi)動力電池企業(yè)有200余家，預(yù)計2017年動力電池整體產(chǎn)能可能將破200GWh，然而2017年各類新能源汽車對應(yīng)的鋰電裝機或僅為30GWh，產(chǎn)能利用率僅為15%左右，產(chǎn)能過剩危機來臨。這輪產(chǎn)能過剩是結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩，以低端產(chǎn)品過剩，中高端產(chǎn)品稀缺為特點，帶來的影響是動力電池企業(yè)面臨上擠下壓局面、庫存嚴重以及行業(yè)集中度的進一步提升。

　　首個儲能行業(yè)指導(dǎo)意見落地2017年儲能的重要性被擺上臺面

　　來源:新浪南方能源頻道作者:綜合報道2018-01-1911:05

　　4、大量資本涌入動力電池領(lǐng)域產(chǎn)能過剩危機來臨

　　作為移動的儲能裝置，新能源汽車的動力電池是重要的儲能形式。伴隨著新能源汽車的快速發(fā)展，2017年動力電池行業(yè)投資動作火熱：寧德時代斥資131.2億新建動力電池生產(chǎn)基地項目、動力及儲能電池研發(fā)項目；泰爾投資50億元用于新能源電池生產(chǎn)基地；銀隆總投資100億元建設(shè)新能源汽車、動力電池、儲能電池等產(chǎn)品，孚能科技聯(lián)手北汽投資80億元打造動力電池基地等等。

　　目前國內(nèi)動力電池企業(yè)有200余家，預(yù)計2017年動力電池整體產(chǎn)能可能將破200GWh，然而2017年各類新能源汽車對應(yīng)的鋰電裝機或僅為30GWh，產(chǎn)能利用率僅為15%左右，產(chǎn)能過剩危機來臨。這輪產(chǎn)能過剩是結(jié)構(gòu)性產(chǎn)能過剩，以低端產(chǎn)品過剩，中高端產(chǎn)品稀缺為特點，帶來的影響是動力電池企業(yè)面臨上擠下壓局面、庫存嚴重以及行業(yè)集中度的進一步提升。

　　網(wǎng)易汽車1月21日報道在中國電動汽車百人會論壇上中科院院士歐陽明高說：鈷和鎳都是戰(zhàn)略物資，下一步目標——高比能量電池正極主要是無鈷無鎳材料。

　　近期榮安地產(chǎn)只是與石墨烯基鋰硫電池生產(chǎn)商華昆能源洽談合作股價就漲了近1倍，而港股中國創(chuàng)新投資公告收購生產(chǎn)鋰硫電池的全美能源公司一天漲3成

　　中國創(chuàng)新投資急升逾三成擬收購美國電池公司股權(quán)

　　2018年01月15日15:14新浪港股

　　中國創(chuàng)新投資(0.029,0.00,0.00%)（01217）現(xiàn)價升30.77%，報3.4仙；成交約6876萬股，涉資210萬元。

　　現(xiàn)時，恒生指數(shù)(32121.94,138.53,0.43%)報31615，升202點或升0.65%。

　　中國創(chuàng)新投資上日收市后公布，公司與獨立第三方全美能源公司于今日簽署一份投資框架協(xié)議，內(nèi)容有關(guān)公司擬收購或認購全美能源公司部分股權(quán)之事項，并通過支付現(xiàn)金、發(fā)行可換股債券或付現(xiàn)金與發(fā)行可換股債券組合的方式進行支付。

　　全美能源公司擁可充電鋰硫電池技術(shù)，可以將現(xiàn)有鋰電池的容量最高提高80%，將制造出比現(xiàn)有鋰電池容量最多高出每千克450瓦時的新型可充電鋰硫電池。

　　看重可充電鋰硫電池技術(shù)中國創(chuàng)新投資擬收購全美能源公司

　　發(fā)布時間：2018-01-1611:52:16來源：電池中國

　　看重可充電鋰硫電池技術(shù)中國創(chuàng)新投資擬收購全美能源公司

　　中國創(chuàng)新投資公布，2018年1月12日，公司與PowerEnergySolutions,Inc.(“全美能源公司”)簽署一份投資框架協(xié)議，據(jù)此，公司擬收購或認購全美能源公司部分股權(quán)。

　　根據(jù)框架協(xié)議，公司擬收購或認購全美能源公司部分股權(quán)，并通過支付現(xiàn)金、發(fā)行可換股債券或支付現(xiàn)金與發(fā)行可換股債券組合的方式進行支付。

　　具體交易對價及條款，將結(jié)合公司對全美能源公司盡職調(diào)查結(jié)果和第三方獨立評估進行確定。各方同意簽署此框架協(xié)議后，各自開展工作，盡力在此協(xié)議簽署后6個月以內(nèi)簽署正式協(xié)議。

　　公告顯示，全美能源公司，2015年2月9日與加州大學(xué)河濱分校(UniversityofCalifornia,Riverside)簽署了采用硅-碳和硒-碳作為陽極、硫化鋰-碳作為陰極的可充電鋰硫電池發(fā)明(該項發(fā)明已于2016年提交了美國專利申請)的全球排他許可權(quán)授權(quán)協(xié)議，且已經(jīng)自主研發(fā)了生產(chǎn)硅-碳和硒-碳陽極材料和硫化鋰-碳陰極材料的主要設(shè)備。

　　全美能源公司的可充電鋰硫電池技術(shù)，可以將現(xiàn)有鋰電池的容量最高提高80%，硅-碳陽極材料的每克容量可達1200毫安時(1200mAh/g)，是現(xiàn)有石墨陽極材料的三倍，通過結(jié)合使用硫化鋰-碳陰極材料，將制造出比現(xiàn)有鋰電池容量最多高出80%即每千克450瓦時(450Wh/kg)的新型可充電鋰硫電池。

　　合作方曝出跨界新能源榮安地產(chǎn)未進行信披遭投訴2018年01月21日01:10作者：蔡方來源：大眾證券報

　　weixin搜華昆能源，關(guān)注后查看歷史信息就能看到華昆能源對其石墨烯基鋰硫電池的很多介紹文章

　　文章提到獨創(chuàng)負極保護技術(shù)和功能電解液添加劑，華昆石墨烯基能源鋰硫電池是有電解液的，不是固態(tài)電池，能量密度420wh/kg，已經(jīng)完成中試，預(yù)計今年中期量產(chǎn)。

　　石墨烯鋰硫電池龍頭股——正泰電器

　　正泰電器石墨烯電池開始量產(chǎn)

　　南存輝：智能制造成為時代的一個趨勢

　　2018-01-1911:14:53來源：鳳凰網(wǎng)財經(jīng)

　　正泰是做低壓電器起家，我們一個小開關(guān)可以超過200萬的，高質(zhì)量把這塊做上去，在大的規(guī)模上怎么提高。現(xiàn)在我們做成了智能低壓成套系統(tǒng)，做成中高壓設(shè)備，同時我們在電力能量，包括能源的方面，四個方面，電、氣、水、熱四個合一。整個量測這塊形成一個解決方案，只能制造+互聯(lián)網(wǎng)。能效管理方面做成了各種各樣的解決方案，在家里用的電器，包括傳感技術(shù)，做到了智能家居，我們這個系統(tǒng)正在向全國推，以后大家可能會感受到我們系統(tǒng)非常不錯，非常好用。同時，我們在新能源上，中國光伏使用屋頂分布式，我們做到占到10%的份量，將來會更大，這塊我們做了很多模式，居民可以付錢，不付錢。材料領(lǐng)域我們盯住了石墨烯粉體材料，做到了石墨烯電池的應(yīng)用，開始量產(chǎn)。我們把光伏的儲能延伸開。

　　正泰電器石墨烯電池的投資歷程

　　先看正泰電器的系列公告：

　　2016年1月29日正泰電器發(fā)布收購資產(chǎn)的公告

　　2016年2月2日正泰電器股份有限公司關(guān)于回復(fù)上海證券交易所問詢函的公告

　　2016年12月9日浙江正泰電器股份有限公司收購資產(chǎn)公告

　　2017年5月27日浙江正泰電器股份有限公司關(guān)于收購資產(chǎn)公告

　　2017年12月20日浙江正泰電器股份有限公司關(guān)于媒體報道的澄清公告

　　公告要點：

　　近日，浙江正泰電器股份有限公司（以下簡稱“正泰電器”或“公司”）關(guān)注到了媒體對公司與西班牙Grabat公司合作事宜的相關(guān)報道，公司對此報道進行了核實和調(diào)查，回復(fù)如下：

　　1、正泰電器于2016年1月和2016年12月分兩次出資以增資或購買的方式獲得西班牙GRABATENERGY,S.L.（以下簡稱“Grabat公司”）的10%和15%的股權(quán)，目前公司持有Grabat公司25%的股權(quán)。

　　以上交易過程，公司均通過法定審批流程，并及時公告，具體公告請參考公司2016年1月28日《公司收購資產(chǎn)公告》（公告編號：臨2016-003）、2016年2月1日《關(guān)于回復(fù)上海證券交易所問詢函的公告》（公告編號：臨2016-005）和2016年12月8日《公司收購資產(chǎn)公告》（公告編號：臨2016-071）。

　　2、正泰電器的相關(guān)公告內(nèi)容均基于公司與交易對方所簽署的協(xié)議，經(jīng)核查，公司所公告的內(nèi)容是準確的。公司系參股西班牙Grabat公司，并不參與Grabat公司的具體經(jīng)營管理，其網(wǎng)站也非上市公司信息披露平臺，請投資者以法定信息披露媒體為準。

　　3、正泰電器是正泰集團從事石墨烯電池產(chǎn)業(yè)的唯一運作平臺，公司對于Grabat公司的投資屬于戰(zhàn)略性投資，不形成實際控制，也不并表。

　　作為公司的控股股東，正泰集團與Grabat公司沒有股權(quán)關(guān)系和業(yè)務(wù)往來，目前沒有從事石墨烯電池相關(guān)業(yè)務(wù)，未來也不會參與該業(yè)務(wù)。

　　4、據(jù)公司向Grabat公司了解，目前石墨烯電池業(yè)務(wù)處于全自動化生產(chǎn)的設(shè)備調(diào)試階段，由于自動化生產(chǎn)的設(shè)備以自主研發(fā)為主，調(diào)試完成的時點尚存在不確定性，石墨烯電池業(yè)務(wù)短期內(nèi)也不會對公司總體經(jīng)營業(yè)績產(chǎn)生重大影響，敬請投資者注意投資風險。公司將積極關(guān)注進展情況，如有重大進展，公司將第一時間公告。

　　媒體的報道：合作雙方表述不一致正泰電器海外投資信披遭投訴

　　媒體報道中說公司與Grabat公司技術(shù)創(chuàng)始人形成一致行動關(guān)系。這里的公司是指正泰電器股份公司，而正泰電器澄清公告說作為公司的控股股東，正泰集團與Grabat公司沒有股權(quán)關(guān)系和業(yè)務(wù)往來，目前沒有從事石墨烯電池相關(guān)業(yè)務(wù)，未來也不會參與該業(yè)務(wù)。這是說正泰電器的控股股東與Grabat公司無關(guān)，而沒有否認正泰電器股份公司與Grabat公司技術(shù)創(chuàng)始人形成一致行動關(guān)系，西班牙Grabat公司愿意賣出控股權(quán)。這個澄清公告明顯是顧左右而言他。

　　從媒體報道和正泰澄清公告來看目前可以確定正泰電器將來會控股Grabat公司，關(guān)于石墨烯聚合物電池的具體構(gòu)成：

　　登錄國家知識產(chǎn)權(quán)局網(wǎng)站，點擊上方的專利檢索，再點擊其他國家局專利檢索入口，點擊歐洲專利局網(wǎng)上專利檢索，在這個頁面點擊高級搜索，在申請人處輸入Grabat，然后點擊下方的search，點擊第一個專利CARBONCOMPOSITES。再點擊左邊的原始文獻，最后點擊下載，就可以下載專利原始文檔了。

　　Grabat公司的這個專利說明書顯示：本發(fā)明涉及包含石墨材料和硫的復(fù)合材料及其制備方法。本發(fā)明提供的復(fù)合材料特別適用于鋰硫電池中的電極。

　　在本發(fā)明的上下文中，術(shù)語“石墨”是指分層的碳的結(jié)晶形式，其中每層是石墨烯層，并且其中層之間的結(jié)合是通過范德華力鍵。在每個石墨烯層中碳原子共價鍵合（或布置）在蜂窩狀晶格中。

　　從專利來看石墨烯聚合物電池實際上是石墨烯鋰硫電池，正極為多層石墨烯負載硫，負極為金屬鋰。

　　在騰訊視頻網(wǎng)搜【正泰&GRABAT】用石墨烯做手機電池，再也不擔心爆炸了！

　　從視頻可以看到由石墨烯和硫復(fù)合構(gòu)成的黑色正極，銀白色的金屬鋰負極，電池中沒有電解液，說明使用了固態(tài)電解質(zhì)。2016年2月2日正泰電器公告該電池結(jié)構(gòu)不同于普通的電池結(jié)構(gòu)，電極為石墨烯復(fù)合電極，核心技術(shù)在于復(fù)合電極和聚合物電解質(zhì)。而聚合物電解質(zhì)是固態(tài)電解質(zhì)的一種，所以Grabat公司的石墨烯聚合物電池實際上是石墨烯固態(tài)鋰硫電池。

　　Grabat公司的石墨烯聚合物電池的優(yōu)點：

　　2016年1月29日公告GRABAT目前已經(jīng)獲得了國際權(quán)威認證機構(gòu)德國TUV與西班牙DEKRA的認證通過，測試結(jié)果顯示其能量密度可達1000WH/KG,是目前鋰電池的4倍，并能夠達到穩(wěn)定狀態(tài)；其主要特點體現(xiàn)在既無記憶功能，也不會因為過度充放電而衰退，電池陰極不產(chǎn)生任何氣體，不會爆炸，且不存在發(fā)熱過快的問題，即使在發(fā)生短路40小時的情況下仍能恢復(fù)正常工作。該產(chǎn)品的獨特屬性成倍地提高了同類電池產(chǎn)品的安全性和穩(wěn)定性。TUV的結(jié)論是公司石墨烯電池是一種創(chuàng)新技術(shù)的原型電池。

　　2016年2月2日公告該電池結(jié)構(gòu)不同于普通的電池結(jié)構(gòu)，電極為石墨烯復(fù)合電極，核心技術(shù)在于復(fù)合電極和聚合物電解質(zhì)，具有高比能量、大倍率和長壽命等優(yōu)勢。在實際應(yīng)用時該電池與目前市場主流鋰離子電池相比，能量密度為現(xiàn)有鋰離子電池的4倍，具有相同能量體積小、能源快速存儲和釋放，既無記憶功能，也不會因為過度充放電而衰退，電池陰極不產(chǎn)生任何氣體，不會爆炸，且不存在發(fā)熱過快的問題，即使在發(fā)生短路40小時的情況下仍能恢復(fù)正常工作，以及綜合成本低等優(yōu)勢，具有國際先進性。

　　2016年12月9日公告GRABAT公司基于石墨烯材料開發(fā)的電池性能持續(xù)改善，穩(wěn)定性、安全性得到進一步提升，產(chǎn)品重量同比減輕80%，體積同比減少67%，具備行業(yè)領(lǐng)先性，現(xiàn)已實現(xiàn)小批量生產(chǎn)，且性價比高，后續(xù)將極大推動電動車、電動汽車、家庭儲能系統(tǒng)和其他儲能技術(shù)的發(fā)展。目前GRABAT公司已經(jīng)與全球相關(guān)知名公司建立戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系，共同推進石墨烯電池在儲能、特種、無人機、助力自行車、電動汽車等領(lǐng)域的商業(yè)化應(yīng)用。

　　以上是公告中所述的石墨烯聚合物電池的優(yōu)點。

　　下面再看中外媒體報道的石墨烯聚合物電池的優(yōu)點：

　　生產(chǎn)成本和循環(huán)壽命

　　外國網(wǎng)站的報道

　　Butastimehasprogressed,theclaimshaveswitchedfromsmalltoseeminglyoutlandish.Aproductioncostthatwouldbe77%cheaperthanequivalentlithiumionbatteries;vastlyhigherenergydensity–reportedlyasmuchas1kWh/kg–apparentlyalreadyachieved;and80%capacityat8000chargecycles.Allofthiswaswrappedupinaremarkablywellproducedvideo(inSpanish).

　　譯文：但隨著時間的發(fā)展,主張從小型轉(zhuǎn)向看似古怪的。生產(chǎn)成本會比等效的鋰離子電池便宜77%;能量密度大大提高,據(jù)報道多達1千瓦時/kg-顯然已經(jīng)實現(xiàn);和80%的容量在8000周期。所有這一切在一個包裹非常好了視頻(西班牙語)。

　　正泰1.26億參股西班牙石墨烯公司將設(shè)立合資工廠

　　來源：溫州網(wǎng)–溫州商報作者：劉海丹2016-02-0210:14:00

　　據(jù)稱用其研發(fā)的電池提供電力的電動車最多能行駛1000公里，而充滿電時間不到8分鐘。

　　可見正泰電器投資的Grabat公司量產(chǎn)的是石墨烯固態(tài)鋰硫電池，能量密度高達1000wh/kg，循環(huán)壽命8000次后還剩余80%容量，成本比普通鋰電池低77%，而且不會起火爆炸，是目前性能最好的固態(tài)鋰硫電池，所以正泰電器是鋰硫電池的龍頭，也是固態(tài)電池的龍頭，是鋰電池的龍頭，因為該公司開始量產(chǎn)目前全球性能最好的鋰電池。

　　正泰電器或正在研發(fā)能量密度接近汽油的超級電容器

　　汽油的能量密度12000wh/kg，量產(chǎn)的三元電池的能量密度260wh/kg，量產(chǎn)的超級電容的能量密度20多wh/kg。

　　石墨烯應(yīng)用獲得新突破助力新能源車產(chǎn)業(yè)發(fā)展

　　工信部11月27日消息，寧波中車新能源科技有限公司和中科院寧波材料所聯(lián)合研發(fā)的石墨烯改性高能量密度鋰離子超級電容器，日前通過了寧波市經(jīng)信委組織的新產(chǎn)品鑒定。該類產(chǎn)品經(jīng)用戶使用，反映良好，主要技術(shù)性能符合使用要求，具備了批量投放市場的能力。專家認為，產(chǎn)品單體容量達17KF、能量密度達到20Wh/kg以上、功率密度接近8kW/kg，技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先水平。

　　中車和中科院聯(lián)合研發(fā)的石墨烯改性高能量密度鋰離子超級電容器能量密度才20多wh/kg，而且專家認為技術(shù)水平達到國際領(lǐng)先水平，那么超級電容器能量密度怎么可能接近汽油呢？下面來詳細分析：

　　先看以下一篇文章，引用文章部分內(nèi)容

　　【前瞻技術(shù)】固態(tài)電池的競爭對手——實現(xiàn)超快充電的液態(tài)電池（三）

　　引言：本文主要介紹了有可能與全固態(tài)電池進行競爭的兩種最新的電池技術(shù)，一種是東芝開發(fā)的超快充鋰離子電池SciB，另一種是Goodenough研究室Braga女士開發(fā)出來的Li-S電池。

　　此外，被稱為“鋰離子二次電池之父”的JohnGoodenough先生的研究室研發(fā)了另外一個成果。如果將Ba加入到玻璃電解質(zhì)本身而不是正極中，以此提高電容率，同樣使得離子傳導(dǎo)率與充放電特性等有大幅增長，而且充放電越是徹底容量增加越多。

　　“充放電越徹底，容量增加越多”這是一種全固態(tài)Li離子電容器嗎？

　　2017年2月底，從海外傳來令人震驚的消息，美國得克薩斯州大學(xué)Austin分校教授JohnGoodenough先生的研究室發(fā)表稱，采用某種玻璃固態(tài)電解質(zhì)可以實現(xiàn)在25℃下Li離子或者Na離子傳導(dǎo)率超過10-2S/cm。而且，用上述電解質(zhì)制成的電池可在幾分鐘內(nèi)被充電。此外，在-20℃的低溫下能正常工作，充放電1200次無容量衰減。

　　上述玻璃電解質(zhì)，即氧化物系材料，如果能夠?qū)崿F(xiàn)硫化物系材料同水平的離子傳導(dǎo)率，就能打開Li空氣電池早期商業(yè)化的大門。上述發(fā)表及論文，引起了日本國內(nèi)電池研究人員的熱議，2017年11月召開的“第58屆電池討論會”上，還特別邀請了論文的執(zhí)筆作者MariaHelenaBraga女士進行了演講（MariaHelenaBraga女士任職于葡萄牙Porto大學(xué)，擔任副教授）。電池討論會實際執(zhí)行委員長九州大學(xué)教授岡田重人先生稱“這次演講是本次電池研討會的一大亮點”。

　　超越了眾多研究人員的理解

　　然而Braga女士的演講，內(nèi)容并不是眾多聽眾期待的高離子傳導(dǎo)率及其效果，從演講開始Braga女士就提到“最為重要的不是高離子傳導(dǎo)率高，而是高電容率“，很多研究人員表示“無法理解”，對于Braga所提到的內(nèi)容半信半疑。

　　根據(jù)Braga女士的論文，“電池研討會”上的演講內(nèi)容以及日經(jīng)雜志的采訪，Braga女士所開發(fā)技術(shù)的概要如下：首先是一種玻璃材料，由A2.99Ba0.005O1+xCl1－2x組成，其中A為Li或者Na，通過少量Ba（鋇）原子的加入取代Li（或Na）原子，由于1個Ba原子可以替換2個Li（或Na）原子，因此在該材料中形成了大量的空位。Li離子等通過這些孔傳導(dǎo)，即是所謂的空位擴散。在最新的數(shù)據(jù)中，Li離子傳導(dǎo)率為2.5×10-2S/cm。與東京工業(yè)大學(xué)等開發(fā)的硫化物系材料屬于同等水平。電勢范圍達到9V，非常寬廣。

　　電池容量達到正極容量的10倍

　　Braga等利用這種電解質(zhì)試制了一款Li-S電池，并研究了它的充放電容量。結(jié)果顯示，放電容量約為正極硫（S）容量的十倍，通過目前所掌握的理論還無法對這一現(xiàn)象進行說明。而且，充放電容量并未隨著循環(huán)次數(shù)增加而造成容量衰減或出現(xiàn)枝晶，在過了10個月以上，超過1萬5千次循環(huán)后，容量仍然在不斷增加。

　　實際上，關(guān)于Li-S電池中，充放電容量超過S容量，或者充放電越徹底，容量增加越多等等現(xiàn)象，其他機構(gòu)也進行過相關(guān)研究。例如，日本的三星研究所，東京工業(yè)大學(xué)的菅野研究所等機構(gòu)也進行過報道。盡管尚未完全闡明，但有2個假設(shè)：（1）電解質(zhì)作為活性材料發(fā)生作用，（2）電極和電解質(zhì)界面處發(fā)生了什么反應(yīng)。

　　Braga等人獨立分析得出的結(jié)論與上述觀點不同：“所制備電池的S本來就不起到正極的作用，Li從正極中的導(dǎo)電助劑碳材料上析出。大多數(shù)高容量電池，都是由高電容率的電解質(zhì)中產(chǎn)生分級形成的。”也就是說，容量增加的原因在于電容率ε的值隨著電解質(zhì)中的極化緩慢對齊而增加，并且電容器的電量剛好符合Q=CV=εS/d（Q：電量，C：靜電容量，S：面積，d：電極之間的距離）“（Braga女士）。

　　根據(jù)上述觀點，Braga女士指出了試制電池與現(xiàn)有的“雙電層電容器（EDLC）”蓄電裝置的相似之處。但是，EDLC是兩個電極均是碳材料呈對稱型的電池。而另一方面，這次的試制電池1個電極為金屬Li，屬于不對稱型。從這個意義上講，新的電池可能是一種采用固體材料作為Li離子電容器（LIC）電解質(zhì)的“全固體LIC”。

　　圖BLi-S電池與雙電層電容器的混合

　　基于Braga女士的演講以及采訪，描述了Texas大學(xué)Austin分校的Braga女士和Goodenough先生等人開發(fā)的蓄電裝置概要，盡管裝置結(jié)構(gòu)類似于全固態(tài)鋰硫（Li-S）電池，但即使在充放電時，S也基本不發(fā)揮正極的功能（對氧化還原沒有貢獻）。隨著充放電的重復(fù)，容量會增加。容量密度接近S的10倍，接近于Li金屬的理論值。

　　充電超快速、放電速率普通

　　與EDLC或LIC有所不同，上述電池盡管充電速度非常快，但是放電速率與一般的鋰離子二次電池（LIB）大致相同。放電特性并不像電容器那樣直線下降，而是類似于LIB一樣處于一定范圍內(nèi)的平臺電壓。從這一點上來說，很容易替代LIB。

　　從反鈣鈦礦晶體誕生

　　Braga女士這次沒有與Goodenough實驗室合作，幾乎是獨立開發(fā)了這種玻璃固體電解質(zhì)（圖B-2）。“在美國的研究所LosAlamosNationalLaboratory（LANL），她試圖為反鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的”Li3ClO“晶體中造出離子傳導(dǎo)的空孔。經(jīng)過長時間重復(fù)試驗，終于得到了氫氧化物相（hydroxidephase）的晶體”（Braga女士）。

　　之后，Braga女士回到葡萄牙。“葡萄牙的濕度遠遠高于LANL，這種氫氧化相的晶體非常容易得到。或者說濕度更高一點也許會更好，抱著這樣的猜測她在超過130℃的溫度，濕度略高環(huán)境中嘗試重新制作，結(jié)果得到了脫水的比氫氧化物更好的一種材料。嘗試在這種材料中添加各種材料來制造空孔，結(jié)果就找到了一種玻璃轉(zhuǎn)移溫度很低的Tg材料，這就是現(xiàn)在的這款玻璃材料。“（Braga女士）

　　再之后，她重復(fù)包括第一性原理計算和包括同步輻射與中子輻照在內(nèi)的實驗材料的理論分析，得出了離子傳導(dǎo)率等數(shù)值沒有錯誤，大部分容量是來自兩極分化等等的結(jié)論。

　　Braga女士指出，這種玻璃電解質(zhì)的Li離子傳導(dǎo)率很大程度上取決于材料中含有的水分和OH-的含量。據(jù)說OH-等越少，Li離子傳導(dǎo)率越高。Braga女士稱，可以用氫氧化物相材料作為前軀體材料浸漬無紡布，再將其浸入無水乙醇中等，進行脫水，脫氫處理。

　　能夠?qū)崿F(xiàn)量產(chǎn)嗎？

　　日本某公司一位與Goodenough實驗室一直交流的電池研究人員聲稱知道這件事情。如果一旦實現(xiàn)實用化，是否會對整個社會造成影響“玻璃電解質(zhì)如何實現(xiàn)量產(chǎn)？”該研究人員指出“脫水非常重要，因為這種材料不防水。假設(shè)Braga女士的團隊研究成果與解析結(jié)果全部都是正確的，但即使這樣要實現(xiàn)量產(chǎn)化也還是需要時間的。”

　　Braga女士提出的新理論超越了眾多研究人員的理解，所以有人提出了反對意見，請看下面的文章：

　　鋰電池之父94歲高齡再突破，說好的改寫電動車格局，結(jié)果在美國被“怒懟”

　　2017-12-1614:11電動車

　　說起這個94歲高齡的老爺子，如果你曾讀過能源圈發(fā)布過的這篇文章（文章：鋰電池之父94歲高齡再突破，將改寫電動車格局！）你可能會有印象。

　　文章截圖

　　古迪納夫教授突破了一款新型的低成本的全固態(tài)電池。這款電池所具有相當多的優(yōu)點：不易燃燒、體積能量密度高、循環(huán)壽命長、充放電速度快等。該研究由科克雷爾工程學(xué)院高級研究員瑪利亞·海倫娜·布拉加（MariaHelenaBraga）與古迪納夫教授共同完成。

　　這一里程碑式的研究發(fā)表在《能源與環(huán)境科學(xué)》（Energy&EnvrionmentalScience）上。

　　鋰-硫固態(tài)電池示意圖

　　研究人員的實驗表明，他們開發(fā)出的新電池的能量密度至少是當下鋰離子電池的三倍（原文此處文字錯誤應(yīng)該是三十倍）。從文章中的數(shù)據(jù)來看，這款電池的完全放電的能量密度為10.5Wh/g，而在可循環(huán)電壓范圍內(nèi)，能量密度為8.5Wh/g。當應(yīng)用于新能源汽車時，更高的能量密度意味著，一輛電動汽車一次充電后的活動半徑將被大幅提高。

　　此外，全固態(tài)電池的固有特性還增加了電池的充放電次數(shù)（更耐用）。同時，新電池的充電速率也得以大幅提升（只需要數(shù)分鐘，而不是以往的數(shù)小時）。

　　金屬鋰形成枝晶，造成電池短路的3維示意圖

　　在這篇論文中，古迪納夫教授的團隊發(fā)現(xiàn)他們制備的Li-S電池的容量要遠遠高于根據(jù)反應(yīng)式16Li+S8=8Li2S計算得到的容量，實驗電池的容量似乎只受到負極Li箔數(shù)量的限制。針對這一現(xiàn)象古迪納夫教授團隊認為在反應(yīng)過程中正極S單質(zhì)并沒有與Li+發(fā)生反應(yīng)，S只是起到了決定正負極之間電勢差的作用，也就是所謂的“氧化還原核心”，從金屬Li負極遷移到正極的Li+在S的表面再次沉積為金屬Li。也就是說整個過程中S沒有發(fā)生任何化學(xué)變化，所以真正限制電池容量的只是金屬Li負極的數(shù)量。這一發(fā)現(xiàn)對于化學(xué)儲能電池而言是顛覆性的，由于正極活性物質(zhì)并不參與反應(yīng)，電池的容量完全由負極Li箔的數(shù)量所決定，這為高比能量鋰離子電池的開發(fā)提供了一個嶄新的天地——少量的正極配合足量的負極，就可以實現(xiàn)超高容量和比能量。

　　在論文中，研究者們使用了非晶電解質(zhì)取代了常規(guī)電池中所使用的液體電解質(zhì)。與常規(guī)電池中的液體電解質(zhì)相似，這種固態(tài)電解質(zhì)也能很好的通導(dǎo)鋰離子與鈉離子。不僅如此，由于這種固體電解質(zhì)其導(dǎo)帶（conductionband）的能量要高于鋰的費米能級，因而不會形成在常規(guī)電池中出現(xiàn)的固態(tài)-電解質(zhì)界面膜，從而提升了電池的效率。

　　另一方面，與堿金屬陽極接觸的固態(tài)電解質(zhì)能夠有效地避免陽極生成枝晶結(jié)構(gòu)，因而能夠完全消除鋰離子電池中的安全隱患。

　　研究人員還發(fā)現(xiàn)，這種電池能在保持很低的電池內(nèi)阻情況下，能實現(xiàn)多達1200余次的充放電。下圖給出了電池長達1000多小時的充放電測試曲線。從這個電壓-時間曲線中，可以看出這款新型鋰-硫電池在很長的循環(huán)壽命中，仍然能夠保持非常穩(wěn)定的放電電壓。

　　鋰-硫固態(tài)電池充放電實驗，電池電壓與時間示意圖

　　但是這一重大發(fā)現(xiàn)最近卻遭到了來自美國普林斯頓大學(xué)的研究人員DanielA.Steingart等人的質(zhì)疑，近日他們同樣在《能源與環(huán)境科學(xué)》發(fā)表了一篇名為《Commenton‘‘Alternativestrategyforasaferechargeablebattery’’byM.H.Braga,N.S.Grundish,A.J.MurchisonandJ.B.Goodenough,EnergyEnviron.Sci.,2017,10,331–336》的文章，公開對Goodenough先生的研究成果提出了質(zhì)疑。

　　在文章中指出，根據(jù)古迪納夫教授提出的理論，金屬Li從負極分解，遷移到正極再次沉積為金屬Li，這個過程金屬Li化學(xué)狀態(tài)并沒有發(fā)生變化，因此自由能G變化為0；正極的單質(zhì)S不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此自由能G變化為0；整個過程中正極的Cu箔不會發(fā)生反應(yīng)，因此自由能G變化為0。也就是說在整個放電過程中，體系的自由能變化為0，那么整個放電反應(yīng)就失去了驅(qū)動力，也就是這不可能是一個自發(fā)的反應(yīng)。

　　對于古迪納夫教授提出的S作為“氧化還原核心”的理論，文章也提出了質(zhì)疑，認為金屬Li與單質(zhì)S接觸后會自發(fā)的反應(yīng)生成Li2S，如果真如古迪納夫教授在文章中提出的正極會以金屬Li和單質(zhì)S的形式存在，那么就需要Li2S能夠自發(fā)的分解生成金屬Li和單質(zhì)S，但是從熱力學(xué)的角度這顯然是不可能發(fā)生的。

　　因此，DanielA.Steingart認為Goodenough提出的反應(yīng)機理是錯誤的，并提出了自己的觀點，DanielA.Steingart認為之所以導(dǎo)致Goodenough團隊的電池釋放出超過理論值的容量的根本原因在于固態(tài)電解質(zhì)與金屬Li和正極S單質(zhì)發(fā)生的副反應(yīng)，而這一副反應(yīng)是多次可逆的，從而導(dǎo)致了電池容量高于僅僅靠計算S正極所得到的理論容量。

　　古迪納夫教授在鋰電界的地位可以說是無人能及的，以至于大家對于其的觀點很少提出質(zhì)疑。無法對于他們的理論做出判斷誰才是對的，但我們希望學(xué)術(shù)界能夠有更多的DanielA.Steingart一樣的人，能夠在一片叫好聲中，勇于發(fā)表自己的觀點，只有這樣我們的學(xué)術(shù)研究才能不斷前進，我們的技術(shù)才能不斷進步。更加期待古迪納夫教授在有生之年能夠改變電池車格局。

　　研究人員的實驗表明，他們開發(fā)出的新電池的能量密度至少是當下鋰離子電池的三倍（原文此處文字錯誤應(yīng)該是三十倍）。從文章中的數(shù)據(jù)來看，這款電池的完全放電的能量密度為10.5Wh/g，而在可循環(huán)電壓范圍內(nèi)，能量密度為8.5Wh/g。當應(yīng)用于新能源汽車時，更高的能量密度意味著，一輛電動汽車一次充電后的活動半徑將被大幅提高。

　　8.5Wh/g、10.5Wh/g換算為Wh/kg為8500Wh/g、10500Wh/g，而當下普遍使用的三元電池能量密度為260Wh/g，所以我認為原文三倍應(yīng)為三十倍。

　　再看另一篇文章

　　鋰電泰斗Goodenough老爺子的最新研究居然被“懟”了

　　2017-12-2011:50

　　近日小編聽到一個重磅消息，鋰電泰斗Goodenough老爺子的一篇重量級文章在美國居然被“懟”了！究竟怎么回事，抓緊時間上車，帶大家了解一下事情的全過程。

　　說起被“懟”的這篇文章，小編還曾做過相關(guān)的報道，熟悉們公眾號的朋友可能還有印象，我們在今年的3月8號發(fā)表過一篇名為《94歲老爺子再發(fā)威，帶領(lǐng)團隊研發(fā)高安全性、快速充電全固態(tài)鋰電池》的文章，對Goodenough老先生的最新研究成果做了報道。

　　在這篇論文中，Goodenough老先生的團隊發(fā)現(xiàn)他們制備的Li-S電池的容量要遠遠高于根據(jù)反應(yīng)式16Li+S8=8Li2S計算得到的容量，實驗電池的容量似乎只受到負極Li箔數(shù)量的限制。針對這一現(xiàn)象Goodenough團隊認為在反應(yīng)過程中正極S單質(zhì)并沒有與Li+發(fā)生反應(yīng)，S只是起到了決定正負極之間電勢差的作用，也就是所謂的“氧化還原核心”，從金屬Li負極遷移到正極的Li+在S的表面再次沉積為金屬Li。也就是說整個過程中S沒有發(fā)生任何化學(xué)變化，所以真正限制電池容量的只是金屬Li負極的數(shù)量。這一發(fā)現(xiàn)對于化學(xué)儲能電池而言是顛覆性的，由于正極活性物質(zhì)并不參與反應(yīng)，電池的容量完全由負極Li箔的數(shù)量所決定，這為高比能量鋰離子電池的開發(fā)提供了一個嶄新的天地——少量的正極配合足量的負極，就可以實現(xiàn)超高容量和比能量。

　　但是這一重大發(fā)現(xiàn)最近卻遭到了來自美國普林斯頓大學(xué)的研究人員DanielA.Steingart等的質(zhì)疑，近日他們同樣在Energy&EnvironmentalScience上發(fā)表了一篇名為《Commenton“Alternativestrategyforasaferechargeablebattery”byM.H.Braga,N.S.Grundish,A.J.MurchisonandJ.B.Goodenough,EnergyEnviron.Sci.,2017,10,331–336》的文章，公開對Goodenough先生的研究成果提出了質(zhì)疑。

　　在文章中DanielA.Steingart指出，根據(jù)Goodenough先生提出的理論，金屬Li從負極分解，遷移到正極再次沉積為金屬Li，這個過程金屬Li化學(xué)狀態(tài)并沒有發(fā)生變化，因此自由能G變化為0（如下式1和2所示）；正極的單質(zhì)S不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因此自由能G變化為0（如下式3所示）；整個過程中正極的Cu箔不會發(fā)生反應(yīng)，因此自由能G變化為0（如下式4所示）。也就是說在整個放電過程中，體系的自由能變化為0，那么整個放電反應(yīng)就失去了驅(qū)動力，也就是這不可能是一個自發(fā)的反應(yīng)。

　　對于Goodenough先生提出的S作為“氧化還原核心”的理論，DanielA.Steingart也提出了質(zhì)疑，認為金屬Li與單質(zhì)S接觸后會自發(fā)的反應(yīng)生成Li2S，如果真如Goodenough在文章中提出的正極會以金屬Li和單質(zhì)S的形式存在，那么就需要Li2S能夠自發(fā)的分解生成金屬Li和單質(zhì)S，但是從熱力學(xué)的角度這顯然是不可能發(fā)生的。

　　因此，DanielA.Steingart認為Goodenough提出的反應(yīng)機理是錯誤的，并提出了自己的觀點，DanielA.Steingart認為之所以導(dǎo)致Goodenough團隊的電池釋放出超過理論值的容量的根本原因在于固態(tài)電解質(zhì)與金屬Li和正極S單質(zhì)發(fā)生的副反應(yīng)，而這一副反應(yīng)是多次可逆的，從而導(dǎo)致了電池容量高于僅僅靠計算S正極所得到的理論容量。

　　其實，我們從常識來分析Goodenough老先生的這篇文章，也能夠發(fā)現(xiàn)其破綻——自發(fā)反應(yīng)必然是靠自由能G的降低進行推動的，一個自由能G30的反應(yīng)無論是在什么情況下都不能自法進行的，即便是文章中用費米能級理論對這一漏洞進行深入的包裝，也無法違背宇宙中最基本的定律。