“质量能量密度可达现有锂电池的近两倍，容量可达传统锂电池的8倍。”
2021年11月，《日本经济新闻》中文版“日经中文网”向世人公布了日本汤浅公司与关西大学合作研发的新型电池——“轻型锂硫电池”。
相较于传统电池，“轻型锂硫电池”的容量巨大，技术领先世界。
比如说如今大街上行驶的新能源汽车，如果有了“轻型锂硫电池”，那么高速路上或许都不再需要设立充电桩，因为“轻型锂硫电池”提供的电量将支持至少1600公里的里程。
那么，“轻型锂硫电池”究竟有何神奇之处？面对着如此局面，我国又该如何应对挑战呢？
（锂硫电池原理图）
一、锂硫电池：日本科技的突破，新能源的新方向日本汤浅公司与关西大学自上世纪50年代就展开了题为“电池更新换代”的研究课题，及至2021年，两者的合作终于有所成效。
在数十年的苦苦研制下，一款名为“轻型锂硫电池”的新能源电池正式问世。
据日本专家介绍，这一款电池的“质量能量密度”是当今应用于市场上的传统电池的近两倍。
所谓的“质量能量密度”，大可以将其看作一种承载能力，就好比有的公交车只能承载一、二十人，有的则能承载五、六十人，公交车能载多少人，就大抵可以看作一种“质量能量密度”。
但是，“质量能量密度”又不完全等同于“电池容量”，在各种科学理论的加持下，两者并非是简单的线性关系。
就以这款“轻型锂硫电池”来说，在尺寸相同的情况下，其所能储存的电量是传统锂电池的8倍。
所谓的“锂电池”，可谓是各位读者朋友日常生活中不可或缺的重要存在。
（锂电池）
就好比在阅读这篇文章时，倘如你是用手机阅读，那么锂电池就在为手机提供电力，至于电量还剩多少，看看手机右上角就能知道了。
如果所有的手机都装配上“轻型锂硫电池”，那么很有可能出现的一个局面就是——“充电5分钟，玩手机16小时”。
由此观之，这款“轻型锂硫电池”无疑是将新能源电池的发展推向了一个崭新的高度。
而纵观人类的“电池发展史”，这一日本科技的产物确实正迎合了如今“大气治理”的严峻问题。
自从19世纪60年代第二次工业革命后，人类对“火”的掌控臻于化境，火力发电成为了人类掌控一切的法宝。
但是，大宗化石燃料的燃烧改变了原本的碳循环平衡——二氧化碳的过度排放对生态环境产生严重破坏，影响人类的经济发展、农业生产、人类的生理机能以及助长疾病的传播。
（雾都伦敦）
“雾都伦敦”、爆发于美国洛杉矶的哮喘病、整个夏季都被雾霾笼罩的德国重工业城市法兰克福……火力发电成为了一把“双刃剑”。
20世纪中期之后，人们痛定思痛，发现汽车排放是全球温室气体的重要来源。
科学家们认为，如果将汽车的动力系统从内燃机替换为“电能系统驱动”，那么会有效降低化石燃料的燃烧和温室气体的释放。
如今，这种转变在全球范围内已成为大势所趋，新能源汽车已成为汽车行业变革的焦点。
而新能源汽车的关键组成部分是“电池储能系统”，因此研发绿色环保的新型电池成为当务之急。
自此，新能源电池的开发成为了各国竞相争夺的“蛋糕”。
在日本开发出“轻型锂硫电池”之前，目前市场上的电池种类繁多，却都有着各种各样的缺点：
（各式各样的电池）
燃料电池由于运输、储存技术问题、自身安全性问题以及催化剂昂贵等原因无法在汽车上展开应用；
铅酸、镍氢电池由于本身的电池容量较小，不足以扛起担当“动力源”的大任。
相较而言，锂离子电池作为目前性能最好的电池，具有环境友好、循环寿命长、安全性能好等优点，在近年来新能源汽车领域占据了主导地位，并成为手机电池、笔记本电池的“主力军”。
但是，受到材料的限制，锂离子电池的容量再有大幅度地提高。
因此，寻找一种更理想的电池已成为储能装置的研究热点。如今，日本的“轻型锂硫电池”似乎正要摘取“电池界”的这颗“明珠”。
（锂硫电池）
倘若日本真的将“轻型锂硫电池”从实验室带到工业应用之中去，这对于中国无疑是又一项“卡脖子”的工程。
面对如此挑战，中国又该如何应对呢？
二、锂硫电池：我国准备好了吗？前文所述，既无危言耸听之意，也无夸大其实之举。
但是，也正如前文，“轻型锂硫电池”目前仍处于实验室的温床之中，想要真正地走向应用，出现在新能源汽车上、出现在各位读者朋友的手机里，至少也得一、二十年的时间。
通常来说，只有经过十年的理论论证加上十年的实验论证，一款产品才能真正地面向市场。
因此，留给中国的时间还多着呢。
当然，防微杜渐、有所应对才是“不躺平”的正确做法。而中国也同样做好了迎头赶上的准备。
根据国务院数据，目前我国共有52家“潜力巨大而未来可期”的新能源动力电池企业，其中比亚迪和宁德时代这两家新能源电池创新企业，最为人所期待。
（比亚迪引领新能源）
在2016-2020年这五年间，两家公司的综合生产效率均为1，这所谓的“综合生产效率”指代的正是公司的生产创新能力，“1”就代表着满分，效率拉满。
与日本汤浅公司相类似，比亚迪和宁德时代这两家新能源电池创新企业在动力电池领域布局较早，在技术、资金和市场方面占据较大优势。
而且，比亚迪和宁德时代高度重视技术创新，其技术突破和创新未曾间断，专利申请数均列前茅，在动力电池技术创新方面表现优异。
其实，这两家公司很早就已经对“轻型锂硫电池”展开了研究，只不过考虑种种因素，并未公布过于详细的实验数据和研究成果罢了。
同时更不能忽略的一点是，硫并非像是锂那般珍贵稀缺的材料，硫是自然资源中储量巨大的元素，并且在我国地理位置分布极佳，其已有四千年的开采史。
（硫矿石）
最重要的是，单质硫的价格较为低廉，每吨的价格仅为3000元，而锂离子电池的电极材料“LiCoO2”价格为每吨25万元，是单质硫价格的85倍。
此外，单质硫不会污染环境、易于升华和溶解，有利于提纯和二次回收利用。
因此，“锂硫电池”在下一代储能候选体系中具有极大的吸引力，它也早就被我国政府列为重点研究项目了。
而不仅仅是比亚迪和宁德时代，受各地方政府的支持还有国务院的津贴照顾，铜陵有色、天齐锂业等企业日渐成为了生产动力电池原料的龙头企业。
比如说，铜陵有色生产铜箔的产能冠绝全国；
天齐锂业是拥有锂矿、能够开发锂产品的企业，2020年锂盐产能为4.48万吨，当属中国的锂电三霸之一。
这些“小企业”能够在大国博弈中出一份力，自然离不开国家的支持。
（锂电池）
近年来，我国大力发展新能源汽车产业，对动力电池的投入也越来越多，这些企业的产品市场份额占比高，故而成果转化高，综合技术创新效率也较高。
但是，我们也必须正视研发“轻型锂硫电池”过程中存在的不足。
目前，一些承担着“轻型锂硫电池”研发任务的公司，技术创新效率较低，甚至受到了合作高校的质疑。
而其原因也不难猜测，那就是国际上的一些动力电池管理系统的龙头企业产业链功底雄厚，导致技术壁垒较高，我国的企业面临着“后来者”的难题。
因此，这些新企业基本改变不了全球电池制造的总体格局，从而导致创新效率低。
纵观我国新能源动力电池技术创新的变化趋势可知，新能源动力电池企业技术创新效率整体呈现先上升后，小幅下降的倒“U”变化特征，其中2016-2019年，新能源动力电池企业综合创新效率呈现上升趋势，2019-2020年开始下降，近两年有所回升。
（新能源之一的光伏产业）
这是因为在2019年以前我国的新能源动力电池行业发展迅速，总体规模不断扩大，综合效率不断提升；
2020年的创新效率下降的原因主要是受新冠肺炎疫情影响，主要是上游企业部分原材料停供、生产成本短期大幅提升和动力电池需求大幅下滑，全球新能源动力电池市场包括中国市场在内均受到不同程度的影响，我国新能源动力电池产业创新效率也随之小幅下降。
如今，疫情影响渐消，我国之创新能力自然再度崛起。
不过，随着各国对锂硫电池投入的精力越来越多，一些问题也随着而来。
三、锂硫电池：真的是未来的唯一之路吗？事实上，所谓的“问题”早已出现。
早在1962年，科学家Herbet与Ulam就已提出锂硫电池的概念，两人将“储能体系采用单质硫作为正极材料，与金属锂组成二次电池”作为锂硫电池的基本概念。
（锂硫电池问题颇多）
但是，两位科学家当时就发现，这一电池循环稳定性极差、安全性不佳、电导率不佳。
因此，锂硫电池在初始发展阶段研究进展缓慢。特别是在20世纪末锂离子电池成功商业化后，锂硫电池的研发工作基本处于停滞状态。
直至2009年，加拿大滑铁卢大学的Nazar教授课题组通过“熔融-扩散法”将“CMK-3”这一材料和硫均匀复合之后作为电池正极材料，才使锂硫电池的质量得到极大的飞跃，同时也开启了锂硫电池的研究新热潮。
因此，无论是日本刚刚研制出的“轻型锂硫电池”，还是中国企业正在研究的锂硫电池，都是这一热潮中的“弄潮儿”。
只不过，锂硫电池电导率不佳的问题一直未被解决。
（锂硫电池导电性较差）
简单来说，就是电池内化学物质在转化过程中并不能被100%的利用，每次循环都有一部分未被利用，久而久之，锂硫电池内的化学物质就完全堆积在一起，再也无法完成化学反应，也就无法供电了。
专业点说，就是“硫”的绝缘性导致“锂”的活性下降，这导致一部分“硫”无法参加电化学反应贡献容量，这导致电池的实际容量大幅度降低，往往达不到理论容量的80%。
同时，锂硫电池放电过程还伴随着正极体积的变大问题。
当单质硫经过进行放电反应生成为特定产物时，就会伴随着体积膨胀。并且当充电过程结束时，电池正极的体积会缩小百分之八十，结果导致容量急剧下降。
而且，这样不稳定的电极结构有可能带来巨大的安全隐患。
此外，金属锂随着充放电反应的不断发生，在负极表面生长过长的“锂枝晶”。
它就像是树枝一样不断生长，而不断长大的“锂枝晶”很可能刺破电池内部的“保护膜”，导致电池短路，引发火灾等一系列安全问题。
（新能源电池）
而针对这一系列的问题，目前学界尚无应对之法。
锂硫电池是否是昙花一现，还是真的能够取代锂电池，站上新能源的“风口”位置，唯有拭目以待。
结语：日本开发“轻型锂硫电池”，其科技创新能力之强，确实不容忽视。
早在1980，日本政府颁布《80年代的通商产业政策》，明确提出“技术立国”政策，以政策的形式规定今后产业发展要依靠技术创新，积极提升产业的自主创新能力。
这意味着日本引进、模仿欧美技术的时代结束，进入了独自创新的阶段。
90年代，日本经济新闻社对国内研发资金投入前40名的大企业进行了调查研究，结果显示大企业们在研究上普遍呈现两大动态。
（日本工厂）
一是更加注重研究开发；二是积极拓展海外研发市场。
通过上述发展，日本90年代在应用技术的国际地位上逼近美国，位居世界第二，在一些有巨大应用潜力、将在未来创造巨大财富的前沿领域，如生物技术、AI技术、材料科学领域，甚至一度超过了美国。
但是，日本当前的研发资金极难获取——只有能够迅速实现商业应用的项目才会更易受到资金的青睐，不能在短期内带来经济效益的项目，则往往就得不到科研拨款部门和企业的重视。这使得日本的企业易陷于寒酸窘迫的境地。
事实上，基础研究后劲不足的问题在日本存在已久，日本在战后通过引进迎来技术追赶和经济赶超之后，基础研究领域的相对滞后的问题就逐渐显露，甚至制约了日本自主创新能力的进一步提升。
而中国则是不惜一切大力投入资金，为保障基础研究，我国在财政上可谓是倾尽全力。
（中国科技兴国）
另一方面，我国也在积极为从事基础研究的科研人员提供完善的人力与组织保障，如在社会环境上鼓励、支持大学基础研究人才的科研工作；
学校层面重视处于创造力高峰期的年轻学者，在科研资源分配中关注此类科学家，加大对年轻科研作者的在科研经费及科研自主性方面的支持力度，从而为年轻科研人员创造理想、宽松的科研环境。
中国科技之发展，正如朝阳，冉冉升起。
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