Dem Forschungsteam von Li Mingtao von der School of Chemical Engineering der Xi’an Jiaotong University ist durch die Konstruktion und Entwicklung eines Kathodenmaterials mit einer zweidimensionalen Graphen-Schutzschicht ein Durchbruch in der Anwendung von Lithium-Schwefel-Batterien gelungen. Dieses Kathodenmaterial hat eine lange Lebensdauer.

2D-Interkalation G-C3N4/Graphen-Sandwich bildet ein mehrschichtiges Hainetz zwischen den positiven und negativen Elektroden der Batterie. Es kann nicht nur die Bewegung von Polysulfiden zwischen den positiven und negativen Elektroden durch physikalische und chemische Anwendungen blockieren, sondern auch die Diffusion von Lithiumionen beschleunigen, wodurch die Lebensdauer der Batterie erheblich verlängert wird.

In meinem Land ist die Entwicklung von Lithium-Schwefel-Batterien relativ spät und sie befindet sich noch im Laborforschungs- und Entwicklungsstadium mit wenigen praktischen Anwendungen. Der Shuttle-Effekt, der durch die Auflösung des Zwischenprodukts Lithiumsulfid während des Lade- und Entladevorgangs von Lithium-Schwefel-Batterien verursacht wird, wird als ein Schlüsselfaktor angesehen, der die praktische Anwendung einschränkt.

Der ehemalige Vizepräsident von Qinghai, Dr. Li Technician Technology, sagte einmal, dass das in Polysulfid gelöste Space Shuttle das wichtigste und schwierigste Problem mit Lithium-Schwefel-Batterien sei und die diesbezüglichen Verbesserungsarbeiten noch in der Anfangsphase seien, aber er ist optimistisch, dass Lithium-Schwefel Batterien können als Sekundärbatterien verwendet werden. Mit hoher Energiedichte hat es breite Entwicklungsperspektiven.

Verglichen mit dem aktuellen ternären Mainstream-NCM beträgt die theoretische spezifische Energie der Schwefelkathodenbatterie bis zu 2600 Wh/kg, was mehr als das Zehnfache der derzeit weit verbreiteten Lithiumbatterie ist. Darüber hinaus sind die Schwefelreserven reichlich und kostengünstig, was dazu beitragen kann, den Preis von Elektrofahrzeugen mit Lithiumbatterien zu senken.

2016 schlug die Nationale Entwicklungs- und Reformkommission im „Aktionsplan Energietechnologierevolution und Innovation (300-2016)“ einen Durchbruch in der Lithium-Schwefel-Batterietechnologie mit einer Energiedichte von 2030 Wh/kg vor.

Im Gegensatz dazu kann gemäß den 2017 veröffentlichten Aktionsmaßnahmen zur Förderung der Entwicklung der Automobilenergieindustrie und dem mittel- und langfristigen Entwicklungsplan für die Automobilindustrie die Einzelmaschinenquote bis 300 mehr als 2020 Wh/kg erreichen, und das Einzelmaschinenverhältnis kann bis 500 2025 Wh erreichen. /kg oben. Die theoretische Energiedichte von Lithium-Schwefel-Batterien beträgt mehr als 500 Wh/kg und gilt daher nach Lithiumbatterien als Entwicklungsrichtung der nächsten Generation von Lithium-Power-Batteriesystemen.

Um die praktischen Probleme bei der Anwendung von Lithium-Schwefel-Batterien zu lösen, unter anderem das Qian Hanlin-Team der University of Science and Technology of China, das Wang Haihui-Team der South China University of Technology, die Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Das Technologieforschungsteam der Chinesischen Akademie der Wissenschaften, unser Chemieteam der Xiamen University Nan Fengzheng und das Forschungsteam der Shanghai Jiaotong University Wang haben bahnbrechende Fortschritte erzielt.

Im Oktober 2018 stellten Professor Wang, Yitaiqian und verschiedene University of Science and Technology of China (University of Science and Technology) fest, dass die dynamische Leistung der p-Band-Zentrumsposition von Valenzelektronen relativ zum Fermi-Niveau ein wichtiger Faktor in li . ist -S-Batterien Grenzflächen-Elektronenübertragungsreaktion. Die Forscher fanden heraus, dass das kobaltbasierte schwefeltragende Material mit der kleinsten positiven Polarisation und der besten Ratenleistung selbst bei 417.3°C eine Kapazität von 1 Mahg-40.0 hat, was der derzeit höchsten Leistungsdichte von 137.3 kwkg-1 entspricht. Die Forschungsergebnisse wurden in „Joule“, einer internationalen Zeitschrift für exzellente Energiematerialien, veröffentlicht.

Lithium-Schwefel-Batterie ist ein positives Batteriesystem aus Metall-Lithium-Batterien mit Schwefel als positiver Elektrode. Um das Sicherheitsproblem von Li-Dendriten zu lösen, die in der positiven Metallelektrode der Shanghai Jiaotong University hergestellt werden, hat Wangs Team eine neue Art von Lithiumbatterie-Elektrolytlösung hergestellt (unter Verwendung von doppeltem Lithiumfluorsulfonimid wird in Triethylphosphat und Fluorether mit hohem Flammpunkt gelöst, um einen gesättigten Elektrolyten zu erhalten). . Verglichen mit dem hochkonzentrierten Elektrolyten hat der neue Elektrolyt niedrige Kosten und eine niedrige Viskosität, verbessert den Schutz der metallischen Li-Elektrode, kann die Dendriten der Li-Elektrode effektiv entfernen und beseitigt potenzielle Sicherheitsrisiken. Gleichzeitig werden Sicherheit und elektrochemische Leistung unter Hochtemperaturbedingungen über 60 °C verbessert.

Neben der wissenschaftlichen Forschung nutzen Batterieunternehmen auch Lithium-Schwefel-Batterien als eine ihrer technischen Reserven und fordern aktiv technologische Durchbrüche. Unter diesen börsennotierten Unternehmen haben China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology und andere Unternehmen Lithium-Schwefel-Batterieprojekte eingesetzt.

Obwohl Lithium-Schwefel-Batterien beim Erreichen der idealen Energiedichte einige Probleme haben, werden bei einigen Batterieanwendungen, wie beispielsweise unbemannten Luftfahrzeugen (UAV), U-Booten und Soldatentragetaschen, höhere Anforderungen an die Schlankheit gestellt. Da bei Stromversorgungen für andere Zwecke das Gewicht wichtiger ist als der Preis oder die Lebensdauer, werden Lithium-Schwefel-Batterien in der Praxis eingesetzt. Die neue Lithium-Schwefel-Batterie des britischen Start-up-Unternehmens Oxis Energy kann pro Kilogramm fast doppelt so viel Energie speichern wie Lithium-Batterien, die derzeit in Elektrofahrzeugen verwendet werden. Sie können jedoch nicht lange halten und versagen nach etwa 100 Lade-Entlade-Zyklen. Das Ziel der kleinen Pilotanlage von Oxis ist die Produktion von 10,000 bis 20,000 Batterien pro Jahr. Der Akku soll in einer dünnen Tasche von der Größe eines Mobiltelefons verpackt sein. Warum müssen wir die Regeneration und das Recycling von Lithium-Power-Batterien so schnell wie möglich fördern? Obwohl die Lithiumressourcen meines Landes weltweit an vierter Stelle stehen, werden aufgrund des schlechten Lithiumerzgehalts, der Schwierigkeit der Reinigung und der hohen Kosten jedes Jahr große Mengen an Lithiumerz importiert, und der Grad der Abhängigkeit vom Ausland übersteigt 85% . Darüber hinaus hat die chinesische Nachfrage auch den Preis für Lithiumcarbonat in Batteriequalität in die Höhe getrieben. In den letzten Jahren hat sich der Preis fast verdreifacht, was die Beschaffungskosten der chinesischen Lithium-Batterie-Hersteller stark in die Höhe getrieben hat. Einerseits ist der Wegfall von Power-Lithium-Batterien eine kostbare „urbane Mine“. Der Metallgehalt ist viel höher als der von Erzen, Lithium, Kobalt, Nickel und anderen Edelmetallen. Recycling und Recycling können die Effizienz der Ressourcennutzung verbessern, Importe reduzieren und externe Abhängigkeiten reduzieren und die Sicherheit der nationalen Ressourcenstrategie schützen. Zhang Tianren sagte, dass andererseits aus der Sicht der Vermeidung von Umweltverschmutzung und des Umweltschutzes, wenn ausrangierte Lithiumbatterien nicht ordnungsgemäß entsorgt würden, sie auch der ökologischen Umwelt großen Schaden zufügen würden.

Um die Rückgewinnung und Wiederverwendung von Lithiumbatterien für neue Energiefahrzeuge besser zu fördern, die ökologische Umwelt zu schützen und die Sicherheit nationaler strategischer Ressourcen zu gewährleisten, gibt es drei wichtige Aspekte: das unvollkommene Recyclingsystem, die unausgereifte Regenerationstechnologie und die schwachen Anreizmechanismus. Mehrere Aspekte haben Vorschläge zur Förderung einer gesunden und nachhaltigen Entwicklung der New-Energy-Automobilindustrie meines Landes gemacht.

Die Beschleunigung der Entwicklung von Standards und die Vereinheitlichung von Managementstandards sind die Grundlage für die Durchführung entsprechender Arbeiten. Er schlug vor, dass die zuständigen Abteilungen die Formulierung von Managementstandards, technischen Standards und Bewertungsstandards für das Recycling und die Wiederverwendung von Altbatterien beschleunigen. Ermutigen Sie Regionen mit industriellen Vorteilen, neue Energie-Lithiumbatterien-Überwachungs-, -Rückgewinnungs- und -Recyclingpläne und -Umsetzungsmaßnahmen zu formulieren und durch vorläufige Pilotprojekte nationale Umsetzungsmaßnahmen zu erkunden, die den Branchenrealitäten besser entsprechen und praktikabler sind.