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不断增长的电力需求和对环境的担忧使锂硫电池在未来的能源中具有广阔的前景。OXIS能源是少数几家准备迎接这场能源革命的公司之一。
锂离子电池是目前充电电池市场的主导者，其应用领域包括个人电子设备、手机、笔记本电脑、电动汽车、风力发电场等。
技术的进步不仅仅是原始功率的问题，而且随着设备变得越来越复杂，对先进电池的需求也在增加。
许多潜在的电池模型正在紧跟着锂离子电池，但其中最有前途的是锂硫电池。到2024年，可充电电池市场将达到约900亿美元，成为市场领导者的斗争正在加剧。
位于牛津郡的OXIS能源公司正在努力争取这一地位，并希望锂硫电池技术能够帮助他们做到这一点。
电池基本知识
1780年，意大利科学家亚历山德罗·沃尔塔(Alessandro Volta)为了向同行科学家路易吉·加瓦尼(Luigi Galvani)证明这一点，发明了第一块电池。
伏特的电池不过是银和锌的层层点缀，再加上一层层浸在盐水中的布或纸。当沃尔塔将一根电线连接到这堆粗糙材料的两端时，他发现有电流流过它。
伏特和随后的科学家们发现，增加这些早期电池数量的关键是对其结构所用材料进行实验。欧洲杯足球竞彩
今天的电池整体上采用了相当标准的形式，包括阳极、阴极和电解液悬浮。当电子从阳极流向阴极时，就产生了电。电子的产生是由于阳极和它所在的电解质溶液之间的反应。
如何保持阴极和阳极之间的电位差以保持电子流动?
电子持续流动，因为阴极产生正离子平衡电子的电荷，并泄漏到电解质。一旦到了这里，这些离子就会流向阳极，但不是通过电解质中为电子保留的导线，而是通过半透膜。
可充电电池利用电能逆转这一过程和驱动电池的化学反应，将离子推回阴极，将电子推回阳极。
在锂-硫电池中，阳极由锂组成，而阴极是硫基的。但是这个装置是什么使它比锂离子电池更受欢迎呢?
锂硫电池:更清洁、更环保、更便宜
OXIS能源的主要重点是将锂硫电池应用于电动汽车市场，他们提供用于航空、国防和海洋车辆的产品。也许锂硫电池最有可能产生重大影响的领域是汽车市场。
OXIS的锂硫开发
视频来源:Oxis Energy/YouTube.com
汽车是大气中温室气体的最大贡献者之一，所以让司机使用电动汽车，既能减少这些气体排放，又能节约化石燃料，是非常可取的。随着越来越多的消费者转向电动汽车，提高电池续航里程的需求至关重要。用锂硫替代目前受欢迎的锂离子电池可能是实现这一改变的关键。
就可用性而言，硫是一种无与伦比的材料。地壳中含有大量的硫，这使得硫成为一种极其廉价的资源。仅美国每年就生产880万吨硫磺，其中大部分是石油工业的副产品。
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OXIS Energy表示，该公司的电池无需使用钴等危险且对环境有害的重金属，而是使用一种回收材料，这种材料也是石油工业的副产品。
比较能量密度:锂硫与锂离子
对清洁能源的关注是最重要的，但在工业方面，更好的性能是关键的考虑因素。幸运的是，锂硫电池是一种更环保、更环保的选择。
性能最好的商用锂离子电池的能量密度约为300 Wh/kg。理论上，锂钠能达到约2710 Wh/kg的能量密度。
体积小得多的锂硫电池可以提供与体积大得多、重量重得多的锂离子电池相同的能量。这种能量密度的提高意味着，与制造类似的动力锂离子装置相比，使用的材料要少得多。你可以想象，这对航空业等许多行业来说都是一个相当大的好处。
除了重量轻外，OXIS Energy公司提供的这种袋还可以被塑造成各种尺寸。在安全性方面，OXIS能源公司生产的锂硫电池经过测试，发现可以抵抗钉子和子弹的撞击。
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为什么锂硫电池目前不受欢迎?
不幸的是，在锂硫电池方面，学术界和产业界之间存在着巨大的鸿沟。在实验室里取得的结果还没有用于工业用途。这种差异包括能量密度和锂硫电池可以进行的充电循环次数。
虽然理论上认为锂硫电池的能量密度为2510 Wh/kg，但OXIS目前报告称其电池的能量密度已达到471wh /kg。与锂离子电池相比，这仍是一个相当大的进步，有望在未来几年达到600 Wh/kg的里程碑。
目前的实验室模型表明，1000个充电周期还没有在大规模生产的设备上实现。OXIS目前正在研究500周期细胞。
为了缩小这一差距，OXIS能源定期与学术界合作，为这些非常不同的领域如何开始协调工作提供一个模板。
在电池循环放电阶段，可溶解的锂多硫化物(LiPS)在硫基阴极形成。这些就是上面提到的正离子，和那些正离子一样，它们会泄漏到电解液衬底，然后到达锂阳极。但是，与其他电池不同的是，一旦进入电池内部，LiPS就会开始溶解阳极。
阳极溶解问题严重降低了这种电池的寿命，并导致袋扭曲。在极端情况下，它们甚至会带来安全隐患。世界各地的研究人员都在努力解决这个问题，希望能跨越锂硫电池和市场主导之间的最后一道障碍。
对于OXIS能源来说，锂硫电池无疑是未来的发展方向。OXIS能源公司与米纳斯吉拉斯州发展公司CODEMGE合作，投资5000万美元，在巴西建造一座2万平方公里的工厂，生产锂硫电池。
到2023年，OXIS希望这座从梅赛德斯-奔驰租赁15年的工厂开始运营，并预计当它满负荷运转时，每年能生产500万个锂硫电池。
OXIS能源公司及其锂硫电池将引领人类走向令人兴奋的新境界。
参考资料及进一步阅读
朱琨，王超，迟震。et al。[2019]锂硫电池离商业化还有多远?能源研究前沿．https://doi.org/10.3389/fenrg.2019.00123
理查森,j . [2020]锂硫电池可能更便宜，能量密度更高。(在线)干净的装备。可以在:https://cleantechnica.com/2020/02/11/lithium-sulfur-batteries-could-be-cheaper-more-energy-dense/(2020年6月29日通过)。
山,m . [2020]Oxis Energy电池即将用于航空。(在线)光伏杂志。可以在:https://www.pv-magazine.com/2020/02/03/oxis-energy-battery-cells-nearing-aviation-applications/(2020年6月29日通过)。
《2019年全球硫磺产量》Statista,https://www.statista.com/statistics/1031181/sulfur-production-globally-by-country/
OXIS能源．开创性的专利技术。(在线)可以在:https://www.oxisenergy.com(2020年6月29日通过)。
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