Forskerholdet af Li Mingtao fra School of Chemical Engineering ved Xi’an Jiaotong University har gjort et gennembrud i anvendelsen af ​​lithium-svovl-batterier ved at designe og udvikle et katodemateriale med et todimensionelt grafenbeskyttende lag. Dette katodemateriale har en lang cykluslevetid.

2d intercalation G-C3N4/graphene sandwich danner et flerlags hajnet mellem batteriets positive og negative elektroder. Det kan ikke kun blokere bevægelsen af ​​polysulfider mellem de positive og negative elektroder gennem fysiske og kemiske anvendelser, men også accelerere diffusionen af ​​lithium-ioner og derved i høj grad øge batteriets cykluslevetid.

I mit land er udviklingen af ​​lithium-svovlbatterier relativt sent, og den er stadig i laboratorieforsknings- og udviklingsstadiet med få praktiske anvendelser. Shuttle-effekten forårsaget af opløsningen af ​​mellemproduktet lithiumsulfid under opladning og afladning af lithiumsvovlbatterier anses for at være en nøglefaktor, der begrænser dets praktiske anvendelse.

Den tidligere vicepræsident for Qinghai Dr. Li Technician Technology sagde engang, at den polysulfidopløste rumfærge er det vigtigste og sværeste lithium-svovlbatteriproblem, og relateret forbedringsarbejde er stadig i den indledende fase, men han er optimistisk, at lithium-svovl batterier kan bruges som sekundære batterier. Med høj energitæthed har den brede udviklingsmuligheder.

Sammenlignet med den nuværende almindelige ternære NCM er den teoretiske specifikke energi af svovlkatodebatteriet så høj som 2600Wh/kg, hvilket er mere end ti gange så meget som det i øjeblikket meget udbredte lithiumbatteri. Derudover er svovlreserver rigelige og billige, hvilket kan hjælpe med at reducere prisen på elektriske køretøjer drevet af lithiumbatterier.

I 2016 foreslog National Development and Reform Commission et gennembrud inden for lithium-svovl batteriteknologi med en energitæthed på 300Wh/kg i “Energy Technology Revolution and Innovation Action Plan (2016-2030)”.

I modsætning hertil, ifølge handlingsforanstaltningerne til fremme af udviklingen af ​​bilkraftindustrien og den mellem- og langsigtede udviklingsplan for bilindustrien, der blev udgivet i 2017, kan enkeltmaskine-forholdet nå op på mere end 300Wh/kg i 2020, og enkeltmaskine-forholdet kan nå 500Wh i 2025. /kg ovenfor. Den teoretiske energitæthed for lithium-svovl-batterier er større end 500Wh/kg, så det anses for at være udviklingsretningen for den næste generation af power-lithium-batterisystemer efter lithium-batterier.

For at løse de praktiske problemer i anvendelsen af ​​lithium-svovl-batterier, herunder Qian Hanlin-teamet fra University of Science and Technology i Kina, Wang Haihui-teamet fra South China University of Technology, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Teknologiforskningsteamet fra det kinesiske videnskabsakademi, vores Xiamen University Chemical Nan Fengzheng-team og Shanghai Jiaotong University Wangs forskerhold har gjort banebrydende fremskridt.

I oktober 2018 fandt professor Wang, Yitaiqian og forskellige University of Science and Technology i Kina (University of Science and Technology), at den dynamiske ydeevne af p-båndets centerposition af valenselektroner i forhold til Fermi-niveauet er en vigtig faktor i li -S batterier Interface elektronoverførsel reaktion. Forskerne fandt ud af, at det koboltbaserede svovlbærende materiale med den mindste positive polarisering og den bedste hastighedsydelse har en kapacitet på 417.3 Mahg-1 selv ved 40.0°C, hvilket svarer til den nuværende højeste effekttæthed på 137.3 kwkg-1. Forskningsresultaterne blev offentliggjort i “Joule”, et internationalt tidsskrift for fremragende energimaterialer.

Lithium-svovl batteri er et lithium batteri positivt batterisystem af metal med svovl som den positive elektrode. For at løse sikkerhedsproblemet med Li-dendritter produceret i den positive metalelektrode på Shanghai Jiaotong University, forberedte Wangs team en ny type lithiumbatterielektrolytopløsning (ved at bruge dobbelt Lithiumfluorsulfonimid opløses i triethylphosphat og fluorether med højt flammepunkt for at opnå mættet elektrolyt) . Sammenlignet med højkoncentreret elektrolyt har den nye elektrolyt lave omkostninger og lav viskositet, forbedrer beskyttelsen af ​​Li-metalelektroden, kan effektivt fjerne dendritterne fra Li-elektroden og eliminerer potentielle sikkerhedsrisici. Samtidig forbedres sikkerheden og den elektrokemiske ydeevne under høje temperaturforhold over 60°C.

Ud over videnskabelig forskning bruger batterivirksomheder også lithium-svovl-batterier som en af ​​deres tekniske reserver, der aktivt kræver teknologiske gennembrud. Blandt disse børsnoterede virksomheder har China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology og andre virksomheder implementeret lithium-svovl batteriprojekter.

Selvom lithium-svovl-batterier har nogle problemer i processen med at opnå den ideelle energitæthed, er der højere krav til tyndheden af ​​nogle batteriapplikationer, såsom ubemandede luftfartøjer (UAV), ubåde og soldaters bæretasker. Til strømforsyninger til andre formål, da vægt er vigtigere end pris eller levetid, er lithium-svovl-batterier begyndt at blive taget i brug i praksis. Det nye lithium-svovl-batteri udviklet af den britiske start-up-virksomhed Oxis Energy kan lagre næsten dobbelt så meget energi pr. kilogram lithium-batterier, der i øjeblikket bruges i elektriske køretøjer. De kan dog ikke holde længe og vil svigte efter omkring 100 opladnings-afladningscyklusser. Målet med Oxis’ lille pilotanlæg er at producere 10,000 til 20,000 batterier om året. Det siges, at batteriet er pakket i en tynd pose på størrelse med en mobiltelefon. Hvorfor er vi nødt til at fremme regenerering og genbrug af power lithium-batterier så hurtigt som muligt? Selvom mit lands lithiumressourcer rangerer på fjerdepladsen i verden, på grund af den dårlige kvalitet af lithiummalm, vanskeligheden ved rensning og de høje omkostninger, importeres en stor mængde lithiummalm hvert år, og graden af ​​udenlandsk afhængighed overstiger 85 % . Derudover har den kinesiske efterspørgsel også drevet prisen på lithiumkarbonat af batterikvalitet i vejret. I de senere år er prisen steget næsten tre gange, hvilket i høj grad har øget indkøbsomkostningerne for kinesiske lithiumbatteriproducenter. På den ene side er elimineringen af ​​power lithium-batterier en dyrebar “bymine”. Metalindholdet er meget højere end i malm, lithium, kobolt, nikkel og andre ædle metaller. Genbrug og genbrug kan forbedre ressourceudnyttelseseffektiviteten, reducere importen og reducere den eksterne Afhænge af og beskytte sikkerheden i den nationale ressourcestrategi. Zhang Tianren sagde, på den anden side, ud fra perspektivet om at forhindre forurening og beskytte miljøet, hvis kasserede lithiumbatterier ikke bortskaffes korrekt, vil de også forårsage stor skade på det økologiske miljø.

For bedre at fremme genvinding og genbrug af lithiumbatterier til nye energikøretøjer, beskytte det økologiske miljø og sikre sikkerheden af ​​nationale strategiske ressourcer, er der tre vigtige spørgsmål: det uperfekte genbrugssystem, den umodne regenereringsteknologi og de svage. incitamentmekanisme. Flere aspekter har fremsat forslag til fremme af en sund og bæredygtig udvikling af mit lands nye energibilindustri.

Fremskyndelse af udviklingen af ​​standarder og ensretning af ledelsesstandarder er grundlaget for at udføre relateret arbejde. Han foreslog, at relevante afdelinger fremskynde formuleringen af ​​ledelsesstandarder, tekniske standarder og evalueringsstandarder for genbrug og genbrug af brugte batterier. Tilskynd regioner med industrielle fordele til at formulere nye energi-lithium-batteriovervågnings-, genvindings- og genbrugsplaner og implementeringsforanstaltninger, og gennem foreløbige piloter udforske nationale implementeringsforanstaltninger, der er mere i overensstemmelse med industriens realiteter og er mere anvendelige.