锂硫电池能量密度提升，充电一次可行驶4000公里

锂硫电池是用硫做正极，锂金属做负极，中间夹着电解质，靠化学反应放电。它的理论能量密度能到2600瓦时每公斤，这比现在常见的锂离子电池高出10倍左右。

锂离子电池一般在200到300瓦时每公斤晃悠，顶多到400多点。

例如，特斯拉Model 3举例，原装电池充一次电跑500到600公里，要是换上锂硫，保持一样重量和体积，续航直接飙到4000公里以上。

锂硫电池早在上世纪60年代就有专利了，但一直卡在实验室阶段。

因为实际用起来问题一大堆。硫材料便宜，地球上到处有，成本低到每吨几百块钱。

但它不导电，放电时容易产生多硫化合物，这些东西溶在电解液里到处跑，导致电池容量掉得飞快。

早期版本循环个几百次就不行了，远不如锂离子电池稳定。

研究者们试了各种招，比如加碳材料包住硫，提高导电性，或者改用电解质来堵住多硫跑路。

2009年，有序介孔碳材料CMK-3出来后，电池比容量一下跳到1320毫安时每克，这算是个小突破，让锂硫电池勉强能供电了。但离商用还远着。

2021年，澳大利亚莫纳什大学加了糖类物质到电池里，防止多硫链污染负极，循环次数拉到1000次左右，还让电池更轻更持久。韩国LG新能源同年就把锂硫电池装到无人机上测试，能量密度410瓦时每公斤。

中国北京理工大学团队2020年搞出651瓦时每公斤的版本，已经超了汽车动力电池需求。要是装车，续航轻松上千公里。

美国阿贡国家实验室今年年初测试的新型锂硫电池，能量密度直奔2600瓦时每公斤，理论让普通电动车跑4000公里以上。

全固态锂硫电池是重头戏。传统锂硫用液体电解质，容易漏还危险，全固态换成固体材料，安全系数高多了。

加拿大西安大略大学贾斯汀·金团队在2023年优化设计，能量密度甩锂离子好几条街。

北京大学庞全全团队今年1月公布成果，用玻璃相硫化物做固体电解质，电池在5C倍率下循环25000次，容量衰减才19.8%。

5C就是高倍率快充，日常用车场景下超实用。他们还测了高温60℃下150C充电，硫容量432毫安时每克，极端环境稳得一批。

这团队从合成原料起步，熔融淬火工艺调比例，离子导率10^{-3} S/cm，组装扣式电池反复测，界面兼容性好，阻挡多硫扩散。

加拿大团队用同步辐射X射线观察反应，确认固体界面有效。两边合作脉络清楚，推动技术从理论到应用。

成本上，锂硫电池占便宜。硫资源丰富，不像钴镍那么贵稀缺，生产费用能降20%到40%。一辆中端电动车电池成本6万块，用锂硫省1.8万，规模化后上万辆车省上亿。

制造工艺简单，少了好多涂布环节。但固态版本虽好，早期液体电解质的多硫溶解问题转成固体界面阻力大，反应慢。

研究者们加纳米复合材料，掺杂元素调结构，提高硫利用率。循环寿命从500-1000次拉到1500次以上，远超锂离子。安全性强，不析氧副反应，从-40℃到80℃都行，针刺挤压不短路不热失控。

产品化上，韩国LG2021年无人机电池测试过，中国南京骊电新能源同年样品能量密度350瓦时每公斤，用在储能系统。

北京理工大学651瓦时版本接近商用，装车飙千公里没问题。美国、欧盟、澳大利亚都跟进，瞄准高功率设备如货运飞机、重型卡车、潜艇、航天。

环境友好，硫可持续来源，不像锂离子依赖稀有金属。实际测试，LG无人机经多次飞行，衰减率低，长效性强。莫纳什加糖工艺控制添加量，避免影响导电。

固态电池大类前景广，锂硫是其中翘楚。防锂枝晶，固体电解质不长枝，避免隔膜刺破，降低爆炸风险。高能量密度兼容高电压正极，轻松破400-500瓦时每公斤。

充电快，丰田2023年固态电池10分钟充1200公里，松下2024年3分钟从10%到80%。这些加持，锂硫电池市场渗透加速。

预计2027年后，丰田等量产固态版本，支持快充长续航，成本再降，促进大规模用。

但发展挑战还在，商业化路长。实验室纽扣电池和工业软包电池差距大，多硫穿梭、锂枝晶生长、硫绝缘性这些核心问题需材料改性和系统设计解决。

锂硫电池不光电动车，还能进可再生能源存储。太阳能风能普及，高效存储是关键，锂硫高密度长寿命正好。

国际能源网报道多，锂硫作为超越锂离子的新星，潜力大。这电池要真普及，出行方式大变，能源格局重塑。

1、全固态电池离我们还有多远？企业称2030年是最乐观预期 华夏时报 2025-11-17

2、北大2025首篇Nature：新型固态锂硫电池问世，循环寿命超25000次 IT之家2025-01-22