上游原材料短缺已经成为制约新能源汽车产业发展的瓶颈2020年至今，新能源汽车电池主要原料mdashmdash碳酸锂价格上涨10倍以上，成本上涨传导到主机厂，主机厂别无选择，只能涨价
他说，电池生产，更具体地说，锂是电动汽车在全球普及的根本限制因素我们认为，我们需要在这方面帮助这个行业事实上，目前锂行业的利润率几乎和软件行业持平
为了应对目前的困境，业界一方面在加快上游原材料的开采，另一方面也在研发下一代电池锂硫电池被认为是潜在的候选电池之一
最近，德国创业公司Theion交出了他们的答卷，推出了应用场景多样的水晶电池，并开始推进商业化。
01什么是水晶电池。
离子晶体电池是锂硫电池的一种它是以硫为正极，锂为负极的锂电池锂硫电池因其理论容量和功率密度高，资源丰富，价格低廉，环境友好等优点，受到了科学家的广泛关注
当然，每个硬币都有两面锂硫电池的缺点尤其明显，如硫的导电性差，充放电时电极体积膨胀，穿梭效应，正极形成锂枝晶等这些瓶颈一直影响着锂硫电池的商业化
硫熔化形成晶体。
为了解决这些问题，Theion的首席执行官Ulrich Ehmes博士告诉极客公园，他们在两个方面取得了突破:首先，他们使用了硫，不是粉末，而是硫晶体，可以提高电池的能量密度，其次，他们开发了一种特殊形式的碳纳米管涂层，可以确保更稳定的电池性能。
拥有数十年管理经验的Ehmes博士非常清楚材料的重要性可以解决能量密度高，充电时间短，循环寿命长，成本高等问题，也是电池行业成功的关键
目前，Theion的第一代技术已经将锂硫电池的能量密度做到了500Wh/kg，他们的目标是在2023年将锂硫电池的能量密度提高到700 Wh/kg，2024年，第三代技术将锂硫电池的能量密度提高到1000Wh/kg。
这远远高于目前主流电池的水平目前动力电池主要有两种技术路线:三元锂电池和磷酸铁锂电池，其能量密度分别约为250Wh/kg和160Wh/kg更重要的是，锂硫电池的理论能量密度上限更高，未来有更大的提升空间
同时，目前主流的锂离子电池主要由五种材料制成除石墨外，其他四种原材料价格大幅上涨，也增加了电池的生产成本与NMC811相比，硫磺成本节约99%一般来说，正极材料的成本占电池成本的1/3如果阴极材料降低到之前的1%，意味着整体成本降低1/3左右，同时，水晶电池通过新的生产技术可以节能90%
除了能量密度和成本，循环次数也是衡量电池性能的重要指标目前水晶电池可以达到500次循环左右，低于现在的三元锂电池和磷酸铁锂电池
不过，Ehmes博士表示，他们将继续更新和迭代产品，增加晶体电池的循环次数。
其实锂硫电池并不是什么新鲜事，从20世纪70年代就开始研究了目前欧美对锂硫电池的研究以工业为主
英国Oxis能源公司成功测试了一款能量密度为471Wh/kg的电芯样品，并与部分欧洲车企签订了采购合同，美国Sion Power公司主要以无人机，军用电池，电动汽车为主。
2010年，该公司将锂硫电池应用于大型无人机，打破了当时最低飞行高度，连续飞行时间和工作温度三项无人机纪录。
相比之下，国内对锂硫电池的研究以科研机构和高校为主，电池企业为辅。
Xi交通大学材料学院刘永宁教授研究组通过调节氧空位促进氧化铟在锂硫电池中的催化活性，中科院大连化学物理研究所研发的能量型锂硫电池比能量从520Wh/kg逐步提升至609Wh/kg，刷新了同领域二次电池比能量的领先地位，南京大学周教授研究组开发的锂硫电池经过1500次循环测试后，仍保持900mAh/g的高充电容量hellip。hellip
此外，郭萱高科，猛士科技，桑顿新能源等一些动力电池企业在锂硫电池技术研发方面也形成了一定的技术储备。
02加速商业化
锂硫电池虽然比锂离子电池具有更高的比容量和能量密度，但商业化难度更大。
虽然Theion只是一家初创公司，但他们已经开始让晶体电池走出实验室，加速商业化根据消息显示，Theion总部位于柏林，在当地设有三个办事处，共有12名员工，其中一半以上拥有博士学位
Eh博士认为，Theion还处于起步阶段，需要最优秀最杰出的人才现阶段不需要超大型团队伴随着项目的不断推进，团队会不断扩大
根据Theion的计划，他们的水晶电池将于2022年底面向第一批用户进行测试。
目前，他们正在与欧洲航天公司沟通合作事宜，因为他们需要特别轻的组件2023年，Theion将开始向航空，移动和可穿戴设备提供晶体电池2024年将扩大到汽车和飞行汽车领域
值得一提的是，2024年计划用于电动汽车的水晶电池可以实现1000公里以上的续航里程和10分钟以内的快充时间这样的数据优于目前主流新能源汽车电池的性能水平
之所以采取这种策略，可能与Theion的主要投资方Team Global有关根据消息显示，Team Global是一家欧洲科技控股公司，专注于投资和创办尖端科技公司此前，Team Global已经投资了许多航空航天初创公司，如Autoflight，Volocopter，MILESmobility和Archer Aviation
该公司还计划进入中国市场Ehmes博士说，中国是全球移动设备和陆海空交通工具的重要生产国考虑到客户基础，赛昂晶体电池的未来发展与中国市场密切相关目前，他们的目标是将晶体电池应用于欧洲的航空航天领域然后，他们会考虑进入中国市场，可能会在中国建超级工厂
电池技术在过去几十年经历了几次迭代，从铅酸电池到镍氢电池，再到今天的锂电池和锂硫电池，都有各自的优缺点。
相比之下，三元锂电池能量密度高，但安全性和稳定性仍有欠缺磷酸铁锂电池具有安全，稳定，寿命长的优点，但能量密度相对较差，产品一致性较差氢燃料电池环保，续航里程长，但成本高，锂硫电池性价比高，能否在众多电池中脱颖而出令人期待
Ehmes博士表示，不同的应用场景可能对电池有不同的要求目前很多实验室和机构都提出了自己的方案，但最大的挑战是用这个方案撬动真正的市场，把这些技术真正应用到社会生活中
同时他也表示，在商业化的过程中，电池行业的突破点在于供应链目前新能源汽车受困于这一点，因为原材料价格上涨影响制造成本，最终传导到消费者身上未来的电池行业，供应链会更稳定，价格波动会更小，这是Theion未来努力的方向
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