上游原材料缺少的问题，现已成为制约新动力轿车产业开展的瓶颈。从2020年至今，新动力轿车电池的首要原资料——碳酸锂的价格上涨了超过10倍，本钱上升传导到主机厂，后者无奈只能以提价应对。

　　即便强如特斯拉，也无法独善其身。在最近的财报电话会议，特斯拉CEO马斯克呼吁：加大对锂矿挖掘的出资，以添补由于电动轿车的遍及而造成的巨大供需缺口。

　　他表明，电池生产，更切当地说，锂是全球电动轿车遍及的「根本限制因素」。「咱们认为，咱们需求在这方面协助这个职业。实际上，现在锂业的利润率几乎等同于软件职业。」

　　Theion 首席技能官 Marek Slavik(左)和首席执行官 Dr. Ulrich Ehmes 介绍水晶电池的硫晶体

　　应对当下的困境，职业一方面加快上游原资料的挖掘节奏，另一方面也在大力研发下一代的电池。锂硫电池被认为是潜在的候选之一。最近，德国草创公司Theion交出了他们的「答卷」，推出了使用场景多元的水晶电池，并开端推动商业化落地。

　　01

　　什么是水晶电池?

　　Theion的水晶电池属于锂硫电池的一种。它是以硫元素作为电池正极，金属锂作为负极的一种锂电池。锂硫电池由于其较高的理论容量(1675mAh/g)和功率密度(2600Wh/kg)，资源丰富和价格低廉以及对环境友好等特色，一向受到科学家们的广泛关注。

　　当然，任何一枚硬币都有两面。锂硫电池的缺点也尤为显着，首要是硫的导电性差、充放电过程中电极体积胀大、存在着络绎效应，以及阳极会有锂枝晶生成等，这些瓶颈问题一向影响着锂硫电池的商业化。

　　硫熔化构成晶体

　　为了处理这些问题，Theion首席执行官UlrichEhmes博士告知「极客公园」，他们在两个方面做了打破：第一，他们采用的硫，不是粉末，而是硫晶体，这样能够提高电池的能量密度;第二，他们研发了特殊形式的碳纳米管涂层，能够保证电池功能愈加稳定。

　　具有数十年管理经验的Ehmes博士，非常清楚资料的重要性，它能处理高能量密度、短充电时刻、长循环寿数和本钱等问题，也是在电池职业成功的要害。

　　现在，Theion的第一代技能现已将锂硫电池的能量密度做到了500Wh/kg，他们的方针是在2023年，把第二代技能将锂硫电池的能量密度提高到700Wh/kg;在2024年，第三代技能将锂硫电池的能量密度提高到1000Wh/kg。

　　这现已远高于当时主流电池的水平。现在动力电池首要有两条技能路线：三元锂电池和磷酸铁锂电池，它们的能量密度分别在250Wh/kg和160Wh/kg左右。更重要的是，锂硫电池的理论能量密度上限更高(2600Wh/kg)，未来提高的空间更大。

　　一起，现在主流的锂离子电池，首要是由五种资料(镍、钴、锰、锂和石墨)加工而成。除了石墨，其他四种原资料价格大幅上涨，也增加了电池的生产本钱。比较之下，硫本钱与NMC811(电池正极资料镍钴锰比例为8:1:1)比较，节省了99%。一般来说，正极资料本钱占电池本钱的1/3。如果正极资料下降到之前的1%，也就意味着整体本钱下降了大约1/3;一起，经过新生产工艺，水晶电池能够节省90%动力。

　　除了能量密度和本钱，循环次数也是衡量电池功能的重要指标。现在，水晶电池能到达500次左右的循环次数，低于当时三元锂电池(1000次到2000次)和磷酸铁锂电池(3000次左右)。不过，Ehmes博士表明，他们接下来会继续更新和迭代产品，提升水晶电池的循环次数。

　　其实，锂硫电池并非什么新鲜事物，对它的研讨从上世纪70年代就现已开端。现在，欧美等国家的锂硫电池研讨是以产业主导。

　　英国的Oxis动力公司，此前成功测试了一款能量密度到达471Wh/kg的电池电芯样品，并与部分欧洲车企签订了采购合同;美国的SionPower公司，首要侧重无人机和军用编写电池以及电动车范畴。2010年，该公司就曾把锂硫电池使用到大型无人机上，打破当时飞翔高度、连续飞翔时刻和工作温度最低三项无人机纪录。

　　比较之下，中国的锂硫电池研讨首要是以科研机构和高校为主，电池公司为辅。

　　西安交大资料学院柳永宁教授课题组，经过调控氧空位来促进氧化铟在锂硫电池中的催化活性;中科院大连化物所研发的能量型锂硫电池比能量从520Wh/kg逐步提升到609Wh/kg，刷新了二次电池比能量在同范畴的领先位置;南京大学周豪慎教授课题组开发出的锂硫电池，在进行1500次循环试验后，仍然保持了900mAh/g的较高充电容量……

　　除此之外，国轩高科、猛狮科技、桑顿新动力等部分动力电池企业，也在锂硫电池技能研发上构成了必定的技能储备。

　　02

　　加快商业化

　　尽管比较锂离子电池，锂硫电池具有更高的比容量和能量密度，但它的商业化之路却走得愈加艰难。

　　Theion电池专家团队

　　Theion尽管仅仅一家草创企业，但他们现已开端着手让水晶电池走出实验室，加快商业化。据了解，Theion总部坐落柏林，在当地设有三个办事处，有12个职工，超过一半都持有博士学位。

　　Ehmes博士介绍，Theion现在还处于初期，需求的是最出色、最优秀的人才，现阶段还不需求一个超大的团队。随着项目的不断推动，团队会不断扩大。

　　根据Theion公司的规划，他们的水晶电池将在2022年底，对第一批用户提供产品内测。现在，他们正跟欧洲的航天公司交流合作的工作，由于「他们需求特别轻的组件」。2023年，Theion将开端向航空、移动和可穿戴设备等范畴提供水晶电池;并在2024年则扩展到轿车和飞翔轿车范畴。

　　值得一提的是，2024年方案为电动轿车提供的水晶电池，能够实现充电一次续航里程超过1000公里，快速充电小于10分钟。这样的数据，优于当时主流新动力轿车电池的功能水平。

　　之所以采取这样的战略，或许跟Theion首要出资者TeamGlobal有关。据了解，TeamGlobal是一家欧洲技能控股公司，专心出资和创办前沿科技公司。此前，TeamGlobal现已出资了许多航空航天草创公司，比方Autoflight、Volocopter、MILESmobility和ArcherAviation。

　　Theion也有方案进入中国商场。Ehmes博士表明，中国是全球重要的移动设备及海陆空交通工具产地。考虑到客户群，Theion水晶电池未来开展与中国商场严密相关。当时，他们的方针是将水晶电池的使用推广至欧洲的航空航天范畴。接着，他们将考虑进入中国商场，有可能在中国建设超级工厂。

　　电池技能过去几十年历经数次迭代，从铅酸电池到镍氢电池，再到今日的锂电池、锂硫电池，都各有优缺点。比较之下，三元锂电池能量密度大，但安全稳定性仍存短板;磷酸铁锂电池的优点是安全稳定、寿数长，但能量密度相对差劲、产品一致性也较差;氢燃料电池环保、续航里程长，但本钱偏高;锂硫电池性价比较高，能否在众多电池中脱颖而出，令人期待。

　　Ehmes博士表明，可能不同使用场景，对电池的要求也各不相同。现在，很多实验室和机构，都提出了各自的方案，但最大的挑战是用这个方案去撬动现实的商场，把这些技能真正使用到社会生活。

　　一起，他也表明，在商业化的过程中，电池职业的打破点，在于供应链。当时，新动力轿车就受困于这一点，由于原资料价格上涨影响到制造本钱，终究传导到了消费端。未来的电池职业，供应链要愈加平稳，价格动摇更小，这是Theion未来努力的方向

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