Li Mingtao uurimisrühm Xi’an Jiaotongi ülikooli keemiatehnika koolist on teinud läbimurde liitium-väävelpatareide rakendamisel, kavandades ja arendades kahemõõtmelise grafeeni kaitsekihiga katoodmaterjali. Sellel katoodmaterjalil on pikk eluiga.

2d interkalatsioon G-C3N4/grafeeni võileib moodustab aku positiivse ja negatiivse elektroodi vahele mitmekihilise haivõrgu. See ei saa mitte ainult blokeerida polüsulfiidide liikumist positiivsete ja negatiivsete elektroodide vahel füüsikaliste ja keemiliste kasutuste kaudu, vaid ka kiirendada liitiumioonide difusiooni, pikendades seeläbi oluliselt aku tsükli eluiga.

Minu riigis on liitium-väävelpatareide väljatöötamine suhteliselt hilja ning see on endiselt laboriuuringute ja arendustegevuse staadiumis ning praktilisi rakendusi on vähe. Vahesaaduse liitiumsulfiidi lahustumisest liitiumväävelakude laadimise ja tühjendamise käigus põhjustatud süstikuefekti peetakse selle praktilist rakendamist piiravaks võtmeteguriks.

Qinghai endine asepresident Dr. Li Technician Technology ütles kunagi, et polüsulfiidist lahustatud kosmosesüstik on kõige olulisem ja keerulisem liitium-väävelaku probleem ning sellega seotud parendustööd on alles algstaadiumis, kuid ta on optimistlik, et liitium-väävel patareisid saab kasutada sekundaarakudena. Suure energiatihedusega on sellel laialdased arenguväljavaated.

Võrreldes praeguse peavoolu kolmekomponendilise NCM-iga on väävelkatoodpatarei teoreetiline erienergia koguni 2600 Wh/kg, mis on enam kui kümme korda suurem kui praegu laialdaselt kasutataval liitiumakul. Lisaks on väävlivarud külluslikud ja odavad, mis võib aidata vähendada liitiumakudega töötavate elektrisõidukite hinda.

2016. aastal tegi riiklik arengu- ja reformikomisjon „Energiatehnoloogia revolutsiooni ja innovatsiooni tegevuskavas (300-2016)“ ettepaneku läbimurdeks liitium-väävelakude tehnoloogias energiatihedusega 2030Wh/kg.

Seevastu 2017. aastal välja antud autoenergeetika arengu edendamise tegevusmeetmete ning autotööstuse keskmise ja pikaajalise arengukava kohaselt võib ühe masina suhe 300. aastaks ulatuda üle 2020Wh/kg ning ühe masina suhe võib 500. aastaks ulatuda 2025 Wh-ni. /kg eespool. Liitium-väävelakude teoreetiline energiatihedus on suurem kui 500Wh/kg, seega peetakse seda liitiumakude järel järgmise põlvkonna võimsusliitiumakusüsteemide arengusuunaks.

Liitium-väävelpatareide rakendamise praktiliste probleemide lahendamiseks, sealhulgas Hiina Teadus- ja Tehnikaülikooli Qian Hanlini meeskond, Lõuna-Hiina Tehnikaülikooli Wang Haihui meeskond, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Hiina Teaduste Akadeemia tehnoloogiauuringute meeskond, meie Xiameni ülikooli keemiatööstuse Nan Fengzengi meeskond ja Shanghai Jiaotongi ülikooli Wangi uurimisrühm on teinud läbimurdelisi edusamme.

2018. aasta oktoobris leidsid professor Wang, Yitaiqian ja Hiina teaduse ja tehnoloogia ülikool (teadus- ja tehnoloogiaülikool), et valentselektronide p-riba keskpunkti dünaamiline jõudlus Fermi taseme suhtes on oluline tegur li -S patareid Liidese elektronide ülekande reaktsioon. Teadlased leidsid, et väikseima positiivse polarisatsiooni ja parima kiirusega koobaltipõhise väävlit kandva materjali võimsus on isegi 417.3 °C juures 1 Mahg-40.0, mis vastab praegusele suurimale võimsustihedusele 137.3 kwkg-1. Uurimistulemused avaldati rahvusvahelises suurepäraste energiamaterjalide ajakirjas “Joule”.

Liitium-väävelaku on metallist liitiumaku positiivne akusüsteem, mille positiivseks elektroodiks on väävel. Shanghai Jiaotongi ülikooli metallpositiivses elektroodis toodetud Li dendriitide ohutusprobleemi lahendamiseks valmistas Wangi meeskond uut tüüpi liitiumaku elektrolüüdilahuse (kasutades kahekordset liitiumfluorosulfoniimiid lahustatakse trietüülfosfaadis ja kõrge leekpunktiga fluoroeetris küllastunud elektrolüüdi saamiseks). . Võrreldes kõrge kontsentratsiooniga elektrolüüdiga on uuel elektrolüüdil madal hind ja madal viskoossus, see suurendab metallist Li-elektroodi kaitset, suudab tõhusalt eemaldada Li-elektroodi dendriite ja välistab võimalikud ohutusriskid. Samal ajal paraneb ohutus ja elektrokeemiline jõudlus kõrgel temperatuuril üle 60 °C.

Lisaks teadusuuringutele kasutavad akufirmad liitium-väävelakusid ka ühe tehnilise reservina, nõudes aktiivselt tehnoloogilisi läbimurdeid. Nende börsil noteeritud ettevõtete hulgas on liitium-väävelpatareide projekte kasutusele võtnud China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology ja teised ettevõtted.

Kuigi liitium-väävelakudel on ideaalse energiatiheduse saavutamisel probleeme, kehtivad mõnede akurakenduste puhul, nagu mehitamata õhusõidukid (UAV), allveelaevad ja sõdurite kandekotid, õhukusele kõrgemad nõuded. Muuks otstarbeks mõeldud toiteallikate puhul, kuna kaal on olulisem kui hind või eluiga, on hakatud liitium-väävelpatareisid praktiliselt kasutama. Briti idufirma Oxis Energy välja töötatud uus liitium-väävelaku suudab salvestada ligi kaks korda rohkem energiat praegu elektrisõidukites kasutatavate liitiumakude kilogrammi kohta. Kuid need ei saa kaua vastu pidada ja lähevad pärast umbes 100 laadimis-tühjenemistsüklit üles. Oxise väikese piloottehase eesmärk on toota 10,000 20,000 kuni 85 XNUMX akut aastas. Väidetavalt on aku pakitud õhukesesse mobiiltelefoni mõõtu kotti. Miks peame võimalikult kiiresti edendama elektriliste liitiumakude regenereerimist ja ringlussevõttu? Kuigi minu riigi liitiumivarud on maailmas neljandal kohal, imporditakse liitiumimaagi halva kvaliteedi, puhastamise keerukuse ja kõrge hinna tõttu igal aastal suur kogus liitiumimaaki ja välissõltuvus ületab XNUMX%. . Lisaks on Hiina nõudlus põhjustanud ka akukvaliteediga liitiumkarbonaadi hinna hüppelist tõusu. Viimastel aastatel on hind tõusnud ligi kolm korda, mis on Hiina liitiumakude tootjate hankekulusid kõvasti tõstnud. Ühest küljest on elektriliste liitiumakude kaotamine hinnaline “linnakaevandus”. Metallisisaldus on palju suurem kui maagil, liitiumil, koobaltil, niklil ja muudel väärismetallidel. Ringlussevõtt ja ringlussevõtt võivad parandada ressursside kasutamise tõhusust, vähendada importi ja vähendada välist sõltuvat riiklikust ressursistrateegiast ja kaitsta selle turvalisust. Zhang Tianren ütles, et teisest küljest kahjustavad need reostuse vältimise ja keskkonnakaitse seisukohast suurt kahju ka ökoloogilisele keskkonnale, kui kasutuselt kõrvaldatud liitiumakusid õigesti ei utiliseerita.

Liitiumpatareide taaskasutamise ja taaskasutamise paremaks edendamiseks uutes energiasõidukites, ökoloogilise keskkonna kaitsmiseks ja riigi strateegiliste ressursside ohutuse tagamiseks on kolm olulist probleemi: ebatäiuslik ringlussevõtusüsteem, ebaküps regenereerimistehnoloogia ja nõrk taaskasutamine. ergutusmehhanism. Mitmed aspektid on esitanud ettepanekuid minu riigi uue energiaga autotööstuse tervisliku ja jätkusuutliku arengu edendamiseks.

Standardite väljatöötamise kiirendamine ja juhtimisstandardite ühtlustamine on aluseks sellega seotud tööde tegemisel. Ta soovitas asjaomastel osakondadel kiirendada kasutatud patareide ringlussevõtu ja taaskasutamise juhtimisstandardite, tehniliste standardite ja hindamisstandardite koostamist. Julgustada tööstuslike eelistega piirkondi koostama uusi energialiitiumakude järelevalve-, taaskasutus- ja ringlussevõtu plaane ja rakendusmeetmeid ning uurima esialgsete pilootprojektide kaudu riiklikke rakendusmeetmeid, mis on paremini kooskõlas tööstuse tegelikkusega ja on paremini kasutatavad.