Conamix致力于在未来5年内将锂硫电池推向市场

锂硫电池的能量密度可能高于镍和钴电池,但价格低于 LFP

向电动汽车的过渡正在顺利进行。去年,全球售出约 1000 万辆电动汽车。电动汽车市场份额的领先者是挪威,到 2022 年全年,BEV 的市场份额为 79.3%,PHEV 的市场份额为 8.5%,合计为 87.8%。瑞典和其他几个国家也在走这条道路,以实现电动汽车在新车销售中的高渗透率。在英国,2022 年 12 月的销售额破纪录。 12 月售出的汽车中,有三分之一是电动汽车。在英国,BEV 销量在一个月内首次超过汽油车销量。就销量而言,中国作为全球最大的汽车市场,2022 年电动汽车销量超过 500 万辆,再次领跑。

现在全世界有超过 2000 万辆汽车在路上行驶,全球电动汽车车队的增长速度比以前想象的要快得多。 IEA 的一份报告称,2050 年净零排放情景预计到 2030 年全球电动汽车保有量将超过 3 亿辆。届时电动汽车将占新车销量的 60%。距离 2030 年只有 7 年了。如果我们要在 7 年内增加 2.8 亿辆汽车,我们需要大量使用更便宜、更丰富的材料制造的电池,这些电池不仅要保持当前一代动力电池的性能水平,还要对其进行改进。这归结为电池化学,深入研究哪些材料可以帮助我们实现目标,并解决迄今为止进展有限的重大问题。能源安全、本地化供应链以及减少对地缘政治和道德敏感材料的依赖也将是关键考虑因素。

能够提供最低成本和某些最高能量密度的电池的理想组成之一涉及将锂金属阳极和锂硫阴极配对,同时能够以低电解质比率获取硫,从而减轻电池重量。 Conamix 表示,硫将成为一种关键的阴极材料,因为它是元素周期表中成本最低、能量最高的可行阴极材料。 Conamix 总部位于纽约州伊萨卡,是一家由风险投资支持的电池材料公司,由一群勤奋工作的电池专家领导,将硫阴极从遥不可及的锂离子阴极转变为具有能量的全球产品EV 革命所需的功率和循环寿命。 Charlotte Hamilton 是 Conamix 的首席执行官兼联合创始人。 Conamix 拥有数十个专利家族的组合。

钴对高能量密度 NMC 锂离子电池的挑战,包括钴的高成本和道德采购问题,是众所周知的,并且之前已有大量记录。另一个关键成分是镍,Elon Musk 几年前就表示我们需要更多的镍!全球首款硫基锂电池的商业化将减少对钴和镍的依赖,同时,由于硫储量丰富且价格低廉,电动汽车电池的成本将大幅降低 30%。全球硫磺产量已经达到每年 7700 万吨左右,美国是世界第二大生产国。硫也是石油和天然气生产的副产品。

Conamix 成立于 2014 年,最近才从隐身模式中脱颖而出。它的工作建立在康奈尔大学、斯坦福大学、滑铁卢大学、伯克利实验室和其他全球研究机构开发的创新之上。 Conamix 完成了 B 轮融资,并从联邦情报高级研究项目活动中获得了价值 860 万美元的合同。

Conamix致力于在未来5年内将锂硫电池推向市场

我最近与 Charlotte Hamilton (CH) 谈到了迄今为止在将锂硫电池用于汽车和道路上取得的进展。

RJK:电动汽车电池行业普遍面临哪些挑战?

CH:电动汽车电池行业正面临供应紧缩,并且由于钴和高纯度镍的供应压力,电池级别的高能电动汽车电池成本最近首次出现上涨。随着世界越来越多的电动汽车转向现有的基于稀缺材料的高续航里程汽车电池的化学物质,如果高续航里程电动汽车电池的核心化学物质没有变化,供应和价格压力只会变得更糟。

RJK;锂硫的一些主要挑战是什么?

CH:由于硫作为正极材料的性质,硫磺锂在历史上一直面临着循环寿命的挑战。在电池的阴极侧,硫会发生转化以储存和释放能量。这种转化产生的多硫化物材料如果不包含在阴极的结构和化学中,将导致电池的每个循环的容量越来越低。另一个具体的挑战是使锂硫阴极在高能量和高功率下工作,同时系统中的液体电解质含量非常低。从历史上看,锂硫的方法是使用过量的电解质来充分利用硫的能量。当您转向多层电池和完整的 EV 电池组时,这种多余的电解质转化为非常低的能量密度,而您没有足够的空间或重量来容纳多余的电解质。

RJK:Conamix 如何应对这些挑战?

CH:五年来,Conamix 一直以隐身模式开展工作,并获得了良好的风险投资,以直接应对硫的两个关键挑战。我们推动我们的电池年复一年地降低电解质比率,以发现和解决锂硫的新故障模式。每次我们将电池推向故障模式时,我们都能找到新的材料科学解决方案。在高能量密度 EV 包所必需的低电解质环境中,我们使用多种多功能添加剂和正极材料的精确结构来实现高能量密度电池。我们现在能够在低电解质系统中实现阴极侧的汽车能量密度水平,我们目前正在与多个合作伙伴合作,将我们先进的阴极活性材料与正确的阳极技术相结合,以实现超低成本和高能源EV电池。

我们特别专注于制造无钴和无镍系统,以缓解目前电动汽车市场的远程锂离子电池面临的一些供应链瓶颈。我们所有的材料都设计为嵌入式材料,可以使用现有的制造方法将浆料涂覆到阴极上。我们在阴极侧使用的硫和其他材料在全球范围内也很丰富,通过与其他材料的额外技术整合,我们将能够使用丰富的低成本材料制造长续航电动汽车电池。我们希望能够达到或超过现有钴基锂离子系统的重量和体积能量密度性能,同时成本明显低于低能量 LFP 电池。

Conamix 使用一堆多功能材料来解决锂硫技术停滞不前的问题。页面顶部的扫描电子显微镜 (SEM) 图像说明了其中一些材料。 Conamix 将“元粒子”与梯度结构相结合,以平衡离子和电子的传输,从而提高功率容量和能量密度。他们还使用“Life Bi-functional cathode additives”,可同时存储锂离子和传导电子,从而取代昂贵且浪费空间的碳以及一种新的“结合”分子,该分子在空间上限制电化学反应储存能量,从而延长电池的寿命新型电解质成分可提高电解质的基本效率,提供更高的能量密度。

 

那么,我们什么时候可以在我们的车辆中看到这些锂硫电池呢?好吧,要使它们完全合规并获得认证,还有很多步骤需要遵循,但 Conamix 希望完成所有流程,并在 2028 年左右准备好电池,以便将其集成到商业车辆中,这距离现在只有 5 年的时间。从现在到那时,这比大多数原始设备制造商发布其车型之一的更新版本所花费的时间要少。因此,用不了一辈子的时间,我们就可以在汽车和道路上获得一些这种突破性的电池技术。

 

图片由 Conamix 提供

来源:CleanTechnic

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