Даследчая група Лі Мінтаа з Школы хімічнай інжынерыі Сіаньскага ўніверсітэта Цзяотун зрабіла прарыў у галіне прымянення літый-серных батарэй, распрацаваўшы і распрацаваўшы катодны матэрыял з двухмерным ахоўным слоем графена. Гэты катодны матэрыял мае працяглы тэрмін службы.

2D-інтэркаляцыя G-C3N4/графенавы бутэрброд утварае шматслаёвую сетку акул паміж станоўчым і адмоўным электродамі батарэі. Ён можа не толькі блакаваць рух полісульфідаў паміж станоўчымі і адмоўнымі электродамі з дапамогай фізічных і хімічных прымяненняў, але і паскараць дыфузію іёнаў літыя, тым самым значна павялічваючы тэрмін службы батарэі.

У маёй краіне распрацоўка літый-серных батарэй адносна позна, і яна ўсё яшчэ знаходзіцца на стадыі лабараторных даследаванняў і распрацовак, з невялікім практычным ужываннем. Эфект шатла, выкліканы растварэннем прамежкавага прадукту сульфіду літыя ў працэсе зарадкі і разрадкі літый-серных батарэй, лічыцца ключавым фактарам, які абмяжоўвае яго практычнае прымяненне.

Былы віцэ-прэзідэнт Цынхайскай кампаніі, доктар Лі Тэхнік Тэхналогіі аднойчы сказаў, што раствораны полісульфід касмічны шатл з’яўляецца самай важнай і складанай праблемай літый-сернай батарэі, і праца па яе ўдасканаленні ўсё яшчэ знаходзіцца на пачатковай стадыі, але ён аптымістычны, што літый-сера батарэі можна выкарыстоўваць у якасці другасных батарэй. З высокай шчыльнасцю энергіі, яна мае шырокія перспектывы развіцця.

У параўнанні з сучасным трайным NCM, тэарэтычная ўдзельная энергія серы катоднай батарэі складае 2600 Вт/кг, што больш чым у дзесяць разоў больш, чым у шырока выкарыстоўваюцца ў цяперашні час літыевай батарэі. Акрамя таго, запасы серы багатыя і недарагія, што можа дапамагчы знізіць цану электрамабіляў, якія працуюць ад літыевых батарэй.

У 2016 годзе Нацыянальная камісія па развіцці і рэформах прапанавала прарыў у тэхналогіі літый-серных акумулятараў з шчыльнасцю энергіі 300 Вт·г/кг у «Плане дзеянняў па рэвалюцыі і інавацыях у галіне энергетыкі (2016-2030)».

У адрозненне ад гэтага, у адпаведнасці з Мерамі па садзейнічанні развіццю аўтамабільнай энергетыкі і сярэдне- і доўгатэрміновым планам развіцця аўтамабільнай прамысловасці, апублікаваным у 2017 годзе, каэфіцыент адной машыны можа дасягнуць больш за 300 Вт/кг да 2020 года, і каэфіцыент адной машыны можа дасягнуць 500 Вт/г да 2025 г. / кг вышэй. Тэарэтычная шчыльнасць энергіі літыева-серных акумулятараў перавышае 500 Вт·г/кг, таму гэта лічыцца кірункам развіцця наступнага пакалення літыевых акумулятараў пасля літыевых.

Для вырашэння практычных задач у прымяненні літыева-серных батарэй, у тым ліку каманды Цянь Ханьлінь з Універсітэта навукі і тэхнікі Кітая, каманда Ван Хайхуі з Паўднёва-Кітайскага тэхналагічнага ўніверсітэта, Цындаоская энергетыка і перадавыя матэрыялы для назапашвання энергіі Даследчая група па тэхналогіях Кітайскай акадэміі навук, наша каманда хімічнага факультэта Нан ​​Фэнчжэна Сямэньскага ўніверсітэта і даследчая група Ван Шанхайскага ўніверсітэта Цзяотун дасягнула прарыву.

У кастрычніку 2018 года прафесар Ван, Ітайцянь і розныя універсітэты навукі і тэхнікі Кітая (Універсітэт навукі і тэхнікі) выявілі, што дынамічная прадукцыйнасць цэнтральнага становішча р-дыяпазону валентных электронаў адносна ўзроўню Фермі з’яўляецца важным фактарам у лі -S батарэі Інтэрфейс рэакцыі пераносу электронаў. Даследчыкі выявілі, што матэрыял на аснове кобальту, які нясе серу, з найменшай станоўчай палярызацыяй і найлепшымі паказчыкамі хуткасці мае магутнасць 417.3 Mahg-1 нават пры 40.0 °C, што адпавядае цяперашняй самай высокай шчыльнасці магутнасці 137.3 кВт-кг-1. Вынікі даследавання былі апублікаваныя ў міжнародным часопісе выдатных энергетычных матэрыялаў «Джоўль».

Літый-серная батарэя – гэта металічная літыевая батарэя з станоўчым электродам з серай у якасці станоўчага электрода. Каб вырашыць праблему бяспекі Li-дэндрытаў, вырабленых у металічным станоўчым электродзе ў Шанхайскім універсітэце Цзяотун, каманда Вана падрыхтавала новы тып раствора электраліта літыевай батарэі (з выкарыстаннем падвойнага фторсульфаніміда літыя раствараюць у трыэтылфасфаце і фторэфіры з высокай тэмпературай запальвання для атрымання насычанага электраліта) . У параўнанні з электралітам высокай канцэнтрацыі, новы электраліт мае нізкую кошт і нізкую глейкасць, павышае абарону металічнага Li-электрода, можа эфектыўна выдаляць дендрыты Li-электрода і ліквідаваць патэнцыйную небяспеку. У той жа час бяспека і электрахімічныя характарыстыкі паляпшаюцца ва ўмовах высокай тэмпературы вышэй за 60°C.

Акрамя навуковых даследаванняў, акумулятарныя кампаніі таксама выкарыстоўваюць літый-серныя батарэі ў якасці аднаго са сваіх тэхнічных рэзерваў, актыўна патрабуючы тэхналагічных прарываў. Сярод гэтых пералічаных кампаній Кітайская ядзерная дыяксід тытана, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-Tech, Dream Vision Technology і іншыя кампаніі разгарнулі праекты літыева-серных акумулятараў.

Нягледзячы на ​​тое, што літый-серныя батарэі маюць некаторыя праблемы ў працэсе дасягнення ідэальнай шчыльнасці энергіі, існуюць больш высокія патрабаванні да тонкасці некаторых прыкладанняў батарэй, такіх як беспілотныя лятальныя апараты (БПЛА), падводныя лодкі і сумкі для пераноскі салдат. Для крыніц сілкавання для іншых мэтаў, паколькі вага важней цаны або тэрміну службы, літый-серныя батарэі пачалі выкарыстоўвацца ў практычным выкарыстанні. Новы літый-серны акумулятар, распрацаваны брытанскай стартап-кампаніяй Oxis Energy, можа захоўваць амаль удвая больш энергіі на кілаграм літыевых батарэй, якія ў цяперашні час выкарыстоўваюцца ў электрамабілях. Аднак яны не могуць праслужыць доўга і выйдуць з ладу прыкладна пасля 100 цыклаў зарад-разрад. Мэта невялікага эксперыментальнага завода Oxis – вырабляць ад 10,000 20,000 да 85 XNUMX акумулятараў у год. Кажуць, што батарэя запакаваная ў тонкую сумку памерам з мабільны тэлефон. Чаму мы павінны як мага хутчэй спрыяць аднаўленню і перапрацоўцы літыевых батарэй? Нягледзячы на ​​тое, што літыевыя рэсурсы маёй краіны займаюць чацвёртае месца ў свеце, з-за дрэннага гатунку літыевай руды, цяжкасці ачысткі і высокага кошту кожны год імпартуецца вялікая колькасць літыевай руды, а ступень замежнай залежнасці перавышае XNUMX% . Акрамя таго, попыт у Кітаі таксама прывёў да росту коштаў на карбанат літыя для батарэй. За апошнія гады цана вырасла амаль у тры разы, што значна павялічыла закупачныя выдаткі кітайскіх вытворцаў літыевых батарэй. З аднаго боку, ліквідацыя сілавых літыевых батарэй – каштоўная «гарадская шахта». Утрыманне металаў значна вышэй, чым у руды, літыя, кобальту, нікеля і іншых каштоўных металаў. Перапрацоўка і перапрацоўка могуць павысіць эфектыўнасць выкарыстання рэсурсаў, скараціць імпарт і паменшыць знешнюю залежнасць і абарону бяспекі нацыянальнай стратэгіі рэсурсаў. Чжан Цяньжэнь сказаў, што, з іншага боку, з пункту гледжання прадухілення забруджвання і аховы навакольнага асяроддзя, калі выкінутыя літыевыя батарэі не ўтылізуюцца належным чынам, яны таксама нанясуць вялікую шкоду экалагічнаму асяроддзю.

Для таго, каб лепш спрыяць аднаўленню і паўторнаму выкарыстанню літыевых батарэй для новых энергетычных транспартных сродкаў, абароны экалагічнага асяроддзя і забеспячэння бяспекі нацыянальных стратэгічных рэсурсаў, ёсць тры важныя праблемы: недасканалая сістэма перапрацоўкі, няспелая тэхналогія рэгенерацыі і слабая механізм стымулявання. Некалькі аспектаў вылучылі прапановы для садзейнічання здароваму і ўстойліваму развіццю новай энергетычнай аўтамабільнай прамысловасці маёй краіны.

Паскарэнне распрацоўкі стандартаў і ўніфікацыя стандартаў кіравання з’яўляюцца асновай для правядзення сумежных работ. Ён прапанаваў адпаведным ведамствам паскорыць распрацоўку стандартаў кіравання, тэхнічных стандартаў і стандартаў ацэнкі ўтылізацыі і паўторнага выкарыстання выкарыстаных акумулятараў. Заахвочвайце рэгіёны з прамысловымі перавагамі да распрацоўкі новых планаў і мер па наглядзе, аднаўленні і перапрацоўцы літыевых батарэй, а таксама праз папярэднія пілотныя даследаванні, вывучыце нацыянальныя меры па рэалізацыі, якія больш адпавядаюць рэаліям галіны і больш аператыўныя.