Výzkumný tým Li Mingtao ze školy chemického inženýrství univerzity Xi’an Jiaotong učinil průlom v aplikaci lithium-sírových baterií navržením a vývojem katodového materiálu s dvourozměrnou grafenovou ochrannou vrstvou. Tento katodový materiál má dlouhou životnost.

2D interkalační sendvič G-C3N4/grafen tvoří vícevrstvou žraločí síť mezi kladnými a zápornými elektrodami baterie. Může nejen blokovat pohyb polysulfidů mezi kladnými a zápornými elektrodami prostřednictvím fyzikálního a chemického použití, ale také urychlit difúzi lithných iontů, čímž výrazně prodlužuje životnost baterie.

V mé zemi je vývoj lithium-sírových baterií relativně pozdní a je stále ve stádiu laboratorního výzkumu a vývoje s malým počtem praktických aplikací. Kyvadlový efekt způsobený rozpouštěním meziproduktu sulfidu lithného během procesu nabíjení a vybíjení lithium sírových baterií je považován za klíčový faktor omezující jeho praktické použití.

Bývalý viceprezident Qinghai Dr. Li Technician Technology jednou řekl, že raketoplán s rozpuštěným polysulfidem je nejdůležitějším a nejobtížnějším problémem lithium-sírových baterií a související práce na zlepšení jsou stále v počáteční fázi, ale je optimistický, že lithium-síra baterie lze použít jako sekundární baterie. Díky vysoké energetické hustotě má široké vyhlídky na rozvoj.

Ve srovnání se současným mainstreamovým ternárním NCM je teoretická specifická energie sírové katodové baterie až 2600 Wh/kg, což je více než desetinásobek současné široce používané lithiové baterie. Zásoby síry jsou navíc bohaté a levné, což může pomoci snížit cenu elektromobilů poháněných lithiovými bateriemi.

V roce 2016 navrhla Národní komise pro rozvoj a reformu průlom v technologii lithium-sírových baterií s hustotou energie 300 Wh/kg v „Akčním plánu pro revoluci a inovace energetických technologií (2016–2030)“.

Naproti tomu podle Akčních opatření na podporu rozvoje automobilové energetiky a Střednědobého a dlouhodobého plánu rozvoje automobilového průmyslu zveřejněných v roce 2017 může poměr jednotlivých strojů do roku 300 dosáhnout více než 2020 Wh/kg, resp. poměr jednoho stroje může do roku 500 dosáhnout 2025 Wh./kg výše. Teoretická energetická hustota lithium-sírových baterií je větší než 500Wh/kg, proto je po lithiových bateriích považována za směr vývoje další generace systémů napájecích lithiových baterií.

Aby bylo možné vyřešit praktické problémy při aplikaci lithium-sírových baterií, včetně týmu Qian Hanlin z University of Science and Technology of China, týmu Wang Haihui z South China University of Technology, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Technologický výzkumný tým Čínské akademie věd, náš tým chemického Nan Fengzheng z univerzity Xiamen a výzkumný tým Wangovy univerzity v Šanghaji dosáhly průlomového pokroku.

V říjnu 2018 profesor Wang, Yitaiqian a různé University of Science and Technology of China (University of Science and Technology) zjistili, že dynamický výkon střední polohy valenčních elektronů v pásmu p vzhledem k hladině Fermi je důležitým faktorem v li. -S baterie Interface reakce přenosu elektronů. Vědci zjistili, že síru přenášející materiál na bázi kobaltu s nejmenší kladnou polarizací a nejlepším rychlostním výkonem má kapacitu 417.3 Mahg-1 i při 40.0 °C, což odpovídá současné nejvyšší hustotě výkonu 137.3 kwkg-1. Výsledky výzkumu byly publikovány v „Joule“, mezinárodním časopise o vynikajících energetických materiálech.

Lithium-sirná baterie je kladný bateriový systém s kovovou lithiovou baterií se sírou jako kladnou elektrodou. K vyřešení bezpečnostního problému Li dendritů produkovaných v kovové kladné elektrodě na Shanghai Jiaotong University připravil Wangův tým nový typ roztoku elektrolytu lithiové baterie (za použití dvojitého lithiového fluorosulfonimidu rozpuštěného v triethylfosfátu a fluoroetheru s vysokým bodem vzplanutí k získání nasyceného elektrolytu) . Ve srovnání s vysokokoncentrovaným elektrolytem má nový elektrolyt nízkou cenu a nízkou viskozitu, zvyšuje ochranu kovové Li elektrody, dokáže účinně odstraňovat dendrity z Li elektrody a eliminuje potenciální bezpečnostní rizika. Současně se zlepšuje bezpečnost a elektrochemické vlastnosti při vysokých teplotách nad 60 °C.

Kromě vědeckého výzkumu využívají bateriové společnosti také lithium-sírové baterie jako jednu ze svých technických rezerv a aktivně požadují technologické průlomy. Mezi těmito kótovanými společnostmi, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology a další společnosti nasadily projekty lithium-sírových baterií.

Ačkoli lithium-sírové baterie mají určité problémy v procesu dosažení ideální hustoty energie, existují vyšší požadavky na tenkost některých aplikací baterií, jako jsou bezpilotní letadla (UAV), ponorky a brašny pro přenášení vojáků. Pro napájecí zdroje pro jiné účely, protože hmotnost je důležitější než cena nebo životnost, se začaly prakticky využívat lithium-sírové baterie. Nová lithium-sírová baterie vyvinutá britskou start-up společností Oxis Energy dokáže uchovat téměř dvojnásobek energie na kilogram lithiových baterií, které se v současnosti používají v elektromobilech. Nemohou však vydržet dlouho a selžou asi po 100 cyklech nabití a vybití. Cílem malého pilotního závodu společnosti Oxis je vyrábět 10,000 20,000 až 85 XNUMX baterií ročně. Baterie je prý zabalena v tenkém sáčku o velikosti mobilního telefonu. Proč potřebujeme podporovat regeneraci a recyklaci lithiových baterií co nejdříve? Přestože zásoby lithia v mé zemi jsou na čtvrtém místě na světě, kvůli špatné kvalitě lithiové rudy, obtížnosti čištění a vysokým nákladům se každoročně dováží velké množství lithiové rudy a míra zahraniční závislosti přesahuje XNUMX % . Kromě toho čínská poptávka také způsobila prudký nárůst ceny uhličitanu lithného v kvalitě pro baterie. V posledních letech se cena zvýšila téměř třikrát, což značně zvýšilo pořizovací náklady čínských výrobců lithiových baterií. Na jedné straně je odstranění lithiových baterií cenným „městským dolem“. Obsah kovů je mnohem vyšší než u rudy, lithia, kobaltu, niklu a dalších drahých kovů. Recyklace a recyklace mohou zlepšit efektivitu využití zdrojů, snížit dovoz a snížit externí Závislost a ochranu bezpečnosti národní strategie zdrojů. Zhang Tianren řekl, že na druhou stranu, z hlediska prevence znečištění a ochrany životního prostředí, pokud nebudou vyřazené lithiové baterie řádně zlikvidovány, způsobí také velké škody na ekologickém prostředí.

Aby bylo možné lépe podporovat obnovu a opětovné použití lithiových baterií pro nová energetická vozidla, chránit ekologické prostředí a zajistit bezpečnost národních strategických zdrojů, existují tři důležité problémy: nedokonalý recyklační systém, nevyzrálá technologie regenerace a slabé stránky. motivační mechanismus. Několik aspektů předložilo návrhy na podporu zdravého a udržitelného rozvoje nového energetického automobilového průmyslu mé země.

Urychlení vývoje standardů a sjednocení standardů řízení jsou základem pro provádění souvisejících prací. Navrhl, aby příslušná oddělení urychlila formulaci manažerských norem, technických norem a hodnotících norem pro recyklaci a opětovné použití použitých baterií. Povzbuďte regiony s průmyslovými výhodami, aby formulovaly nové plány dohledu, obnovy a recyklace energetických lithiových baterií a prováděcí opatření a prostřednictvím předběžných pilotních projektů prozkoumaly vnitrostátní prováděcí opatření, která jsou více v souladu s průmyslovou realitou a jsou operativnější.