Изследователският екип на Ли Мингтао от Училището по химическо инженерство на университета Сиан Джиаотонг направи пробив в приложението на литиево-серни батерии чрез проектиране и разработване на катоден материал с двуизмерен графенов защитен слой. Този катоден материал има дълъг живот на цикъла.

2d интеркалация G-C3N4/графен сандвич образува многослойна мрежа от акули между положителните и отрицателните електроди на батерията. Той може не само да блокира движението на полисулфиди между положителните и отрицателните електроди чрез физични и химични приложения, но също така да ускори дифузията на литиеви йони, като по този начин значително удължи живота на батерията.

В моята страна разработването на литиево-серни батерии е сравнително късно и все още е в етап на лабораторни изследвания и разработки, с малко практически приложения. Ефектът на совалката, причинен от разтварянето на междинния продукт литиев сулфид по време на процеса на зареждане и разреждане на литиево-серни батерии, се счита за ключов фактор, ограничаващ практическото му приложение.

Бившият вицепрезидент на Qinghai д-р Li Technician Technology веднъж каза, че космическата совалка с разтворен полисулфид е най-важният и труден проблем с литиево-серната батерия и свързаните с това подобрения все още са в начален етап, но той е оптимист, че литиево-сярната батериите могат да се използват като вторични батерии. С висока енергийна плътност, той има широки перспективи за развитие.

В сравнение със сегашния масов трикомпонентен NCM, теоретичната специфична енергия на батерията със серен катод е до 2600Wh/kg, което е повече от десет пъти по-високо от широко използваната в момента литиева батерия. Освен това запасите от сяра са в изобилие и са евтини, което може да помогне за намаляване на цената на електрическите превозни средства, захранвани от литиеви батерии.

През 2016 г. Националната комисия за развитие и реформи предложи пробив в технологията на литиево-серни батерии с енергийна плътност от 300Wh/kg в „План за действие за революция в енергийните технологии и иновации (2016-2030)“.

За разлика от тях, според Мерките за действие за насърчаване на развитието на автомобилната енергийна индустрия и Средносрочния и дългосрочен план за развитие на автомобилната индустрия, публикуван през 2017 г., съотношението на една машина може да достигне повече от 300 Wh/kg до 2020 г., и съотношението на една машина може да достигне 500Wh до 2025 г. /kg по-горе. Теоретичната енергийна плътност на литиево-серните батерии е по-голяма от 500Wh/kg, така че се счита за посоката на развитие на следващото поколение системи за захранване на литиеви батерии след литиеви батерии.

За да се решат практическите проблеми при прилагането на литиево-серни батерии, включително екипът Qian Hanlin от Университета за наука и технологии на Китай, екипът Wang Haihui от Южнокитайския технологичен университет, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Екипът за технологични изследвания на Китайската академия на науките, нашият екип по химикали на университета Xiamen Nan Fengzheng и изследователският екип на Шанхайския университет Jiaotong Wang постигна изключителен напредък.

През октомври 2018 г. професор Уанг, Yitaiqian и различни университети за наука и технологии в Китай (Университет за наука и технологии) откриха, че динамичното представяне на централната позиция на р-лентата на валентните електрони спрямо нивото на Ферми е важен фактор за li -S батерии Интерфейс реакция на електронен трансфер. Изследователите открили, че материалът, носещ сяра на базата на кобалт, с най-малка положителна поляризация и най-добра производителност на скоростта има капацитет от 417.3 Mahg-1 дори при 40.0°C, което съответства на текущата най-висока плътност на мощността от 137.3 kwkg-1. Резултатите от изследването са публикувани в “Joule”, международно списание за отлични енергийни материали.

Литиево-серната батерия е метална литиева батерия с положителна батерия със сяра като положителен електрод. За да реши проблема с безопасността на Li дендритите, произведени в металния положителен електрод в Шанхайския университет Jiaotong, екипът на Wang подготви нов тип електролитен разтвор на литиева батерия (с помощта на двоен литиев флуоросулфонимид се разтваря в триетил фосфат и флуороетер с висока температура на възпламеняване за получаване на наситен електролит) . В сравнение с електролита с висока концентрация, новият електролит има ниска цена и нисък вискозитет, подобрява защитата на металния Li електрод, може ефективно да отстрани дендритите на Li електрода и елиминира потенциалните опасности за безопасността. В същото време безопасността и електрохимичните характеристики се подобряват при условия на висока температура над 60°C.

В допълнение към научните изследвания, компаниите за акумулатори също използват литиево-серни батерии като един от техническите си резерви, като активно изискват технологични пробиви. Сред тези изброени компании, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology и други компании са разгърнали проекти за литиево-серни батерии.

Въпреки че литиево-серните батерии имат някои проблеми в процеса на постигане на идеална енергийна плътност, има по-високи изисквания за тънкост на някои приложения на батериите, като например безпилотни летателни апарати (UAV), подводници и чанти за носене на войници. За захранване за други цели, тъй като теглото е по-важно от цената или живота, литиево-серните батерии започнаха да се използват в практиката. Новата литиево-серна батерия, разработена от британската стартираща компания Oxis Energy, може да съхранява почти два пъти повече енергия на килограм от литиеви батерии, използвани в момента в електрическите превозни средства. Те обаче не могат да издържат дълго и ще се провалят след около 100 цикъла на зареждане-разреждане. Целта на малкия пилотен завод на Oxis е да произвежда от 10,000 20,000 до 85 XNUMX батерии годишно. Твърди се, че батерията е опакована в тънка торбичка с размерите на мобилен телефон. Защо трябва да насърчаваме регенерирането и рециклирането на захранващи литиеви батерии възможно най-скоро? Въпреки че литиевите ресурси на моята страна се нареждат на четвърто място в света, поради лошото качество на литиева руда, трудността на пречистването и високата цена, голямо количество литиева руда се внася всяка година, а степента на външна зависимост надвишава XNUMX% . В допълнение, търсенето в Китай също доведе до покачване на цената на литиевия карбонат за батерии. През последните години цената се повиши близо три пъти, което значително увеличи разходите за доставка на китайските производители на литиеви батерии. От една страна, премахването на захранващите литиеви батерии е ценна „градска мина“. Съдържанието на метали е много по-високо от това на руда, литий, кобалт, никел и други благородни метали. Рециклирането и рециклирането могат да подобрят ефективността на използване на ресурсите, да намалят вноса и да намалят външните Зависимост и защита на сигурността на националната стратегия за ресурси. Джан Тианрен каза, че от друга страна, от гледна точка на предотвратяването на замърсяването и опазването на околната среда, ако изхвърлените литиеви батерии не се изхвърлят правилно, те също ще причинят голяма вреда на екологичната среда.

За да се насърчи по-добре възстановяването и повторното използване на литиеви батерии за нови енергийни превозни средства, защита на екологичната среда и гарантиране на безопасността на националните стратегически ресурси, има три важни въпроса: несъвършената система за рециклиране, незрялата технология за регенериране и слабата стимулиращ механизъм. Няколко аспекта направиха предложения за насърчаване на здравословното и устойчиво развитие на новата енергийна автомобилна индустрия в моята страна.

Ускоряването на разработването на стандарти и уеднаквяването на стандартите за управление са основата за извършване на свързаната работа. Той предложи съответните отдели да ускорят формулирането на стандарти за управление, технически стандарти и стандарти за оценка за рециклиране и повторна употреба на използвани батерии. Насърчаване на регионите с индустриални предимства да формулират планове за надзор, възстановяване и рециклиране на нови енергийни литиеви батерии и мерки за прилагане и чрез предварителни пилотни проекти, проучване на национални мерки за прилагане, които са по-съобразени с реалностите в индустрията и са по-оперативни.