تیم تحقیقاتی لی مینگتائو از دانشکده مهندسی شیمی دانشگاه Xi’an Jiaotong با طراحی و توسعه یک ماده کاتدی با لایه محافظ گرافن دو بعدی، پیشرفتی در کاربرد باتری‌های لیتیوم-گوگرد ایجاد کرده است. این ماده کاتدی دارای چرخه طولانی است.

ساندویچ 2 بعدی G-C3N4/گرافن یک شبکه کوسه چندلایه بین الکترودهای مثبت و منفی باتری تشکیل می دهد. این نه تنها می تواند حرکت پلی سولفیدها بین الکترودهای مثبت و منفی را از طریق استفاده های فیزیکی و شیمیایی مسدود کند، بلکه انتشار یون های لیتیوم را تسریع می کند و در نتیجه عمر چرخه باتری را تا حد زیادی افزایش می دهد.

در کشور من، توسعه باتری‌های لیتیوم سولفور نسبتاً دیر است و هنوز در مرحله تحقیق و توسعه آزمایشگاهی است و کاربردهای عملی کمی دارد. اثر شاتل ناشی از انحلال محصول میانی سولفید لیتیوم در طول فرآیند شارژ و دشارژ باتری‌های لیتیوم گوگرد عامل کلیدی محدودکننده کاربرد عملی آن در نظر گرفته می‌شود.

معاون سابق رئیس فناوری چینگهای، دکتر لی تکنسین، زمانی گفت که شاتل فضایی محلول پلی سولفید مهم ترین و دشوارترین مشکل باتری لیتیوم-گوگرد است و کارهای بهبود مربوطه هنوز در مرحله اولیه است، اما او خوش بین است که لیتیوم-گوگرد باتری ها را می توان به عنوان باتری ثانویه استفاده کرد. با چگالی انرژی بالا، چشم انداز توسعه گسترده ای دارد.

در مقایسه با جریان اصلی NCM سه تایی فعلی، انرژی ویژه نظری باتری کاتد گوگرد به 2600Wh/kg می رسد، که بیش از ده برابر باتری لیتیومی است که در حال حاضر به طور گسترده استفاده می شود. علاوه بر این، ذخایر گوگرد فراوان و ارزان است، که ممکن است به کاهش قیمت خودروهای الکتریکی با باتری های لیتیومی کمک کند.

در سال 2016، کمیسیون توسعه و اصلاحات ملی، پیشرفتی در فناوری باتری‌های لیتیوم-گوگرد با چگالی انرژی 300 وات ساعت بر کیلوگرم در «برنامه اقدام انقلاب فناوری انرژی و نوآوری (2016-2030)» پیشنهاد کرد.

در مقابل، با توجه به اقدامات پیشبرد توسعه صنعت خودروسازی و برنامه توسعه میان‌مدت و بلندمدت صنعت خودرو که در سال 2017 منتشر شد، نسبت تک‌دستگاه می‌تواند تا سال 300 به بیش از 2020 وات ساعت بر کیلوگرم برسد. نسبت تک ماشین می تواند تا سال 500 به 2025 وات ساعت برسد. / کیلوگرم بالاتر. چگالی انرژی نظری باتری های لیتیوم-گوگرد بیشتر از 500Wh/kg است، بنابراین جهت توسعه نسل بعدی سیستم های باتری لیتیومی قدرت پس از باتری های لیتیومی در نظر گرفته می شود.

به منظور حل مشکلات عملی در استفاده از باتری های لیتیوم گوگرد، از جمله تیم Qian Hanlin از دانشگاه علم و صنعت چین، تیم Wang Haihui از دانشگاه صنعتی چین جنوبی، چینگدائو انرژی و مواد ذخیره سازی انرژی پیشرفته. تیم تحقیقاتی فناوری آکادمی علوم چین، تیم شیمی نان فنگ ژنگ دانشگاه شیامن و تیم تحقیقاتی وانگ دانشگاه جیائوتنگ شانگهای پیشرفت چشمگیری داشته اند.

در اکتبر 2018، پروفسور Wang، Yitaiqian و دانشگاه های مختلف علم و صنعت چین (دانشگاه علم و صنعت) دریافتند که عملکرد دینامیکی موقعیت مرکز باند p الکترون های ظرفیت نسبت به سطح فرمی یک عامل مهم در لی -باتری های S واکنش انتقال الکترون واسط. محققان دریافتند که ماده حامل گوگرد مبتنی بر کبالت با کمترین قطبش مثبت و بهترین عملکرد سرعت، ظرفیت 417.3 Mahg-1 حتی در 40.0 درجه سانتیگراد دارد، که مطابق با بالاترین چگالی توان فعلی 137.3 kwkg-1 است. نتایج تحقیق در مجله بین المللی مواد انرژی عالی “Joule” منتشر شد.

باتری لیتیوم-گوگرد یک سیستم باتری مثبت باتری لیتیومی فلزی است که گوگرد به عنوان الکترود مثبت دارد. برای حل مشکل ایمنی دندریت های لی که در الکترود مثبت فلزی در دانشگاه شانگهای جیائوتنگ تولید می شود، تیم وانگ نوع جدیدی از محلول الکترولیت باتری لیتیومی را تهیه کرد (با استفاده از لیتیوم فلوروسولفونیمید مضاعف که در تری اتیل فسفات و فلورواتر با نقطه اشتعال بالا حل می شود تا الکترولیت اشباع به دست آید) . در مقایسه با الکترولیت با غلظت بالا، الکترولیت جدید دارای هزینه کم و ویسکوزیته کم است، حفاظت از الکترود فلزی Li را افزایش می دهد، می تواند به طور موثر دندریت های الکترود Li را حذف کند و خطرات ایمنی بالقوه را حذف می کند. در عین حال، ایمنی و عملکرد الکتروشیمیایی در شرایط دمای بالا بالای 60 درجه سانتیگراد بهبود می یابد.

علاوه بر تحقیقات علمی، شرکت‌های باتری‌سازی از باتری‌های لیتیوم-گوگرد به عنوان یکی از ذخایر فنی خود استفاده می‌کنند و به طور فعال خواستار پیشرفت‌های تکنولوژیکی هستند. در میان این شرکت‌های فهرست‌شده، دی‌اکسید تیتانیوم هسته‌ای چین، سرمایه‌گذاری شهری تبت، گروه جینلو، فناوری پیشرفته Guoxun، فناوری Dream Vision و سایر شرکت‌ها پروژه‌های باتری لیتیوم-گوگرد را به کار گرفته‌اند.

اگرچه باتری‌های لیتیوم سولفور در فرآیند دستیابی به چگالی انرژی ایده‌آل مشکلاتی دارند، اما برای نازک بودن برخی از کاربردهای باتری، مانند وسایل نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV)، زیردریایی‌ها و کیسه‌های حمل سرباز، الزامات بیشتری وجود دارد. برای منابع تغذیه برای مقاصد دیگر، از آنجایی که وزن مهمتر از قیمت یا عمر است، باتری های لیتیوم گوگردی شروع به استفاده عملی کرده اند. باتری لیتیوم سولفور جدید که توسط شرکت بریتانیایی Oxis Energy ساخته شده است، می تواند تقریبا دو برابر انرژی در هر کیلوگرم باتری لیتیومی که در حال حاضر در خودروهای الکتریکی استفاده می شود، ذخیره کند. با این حال، آنها نمی توانند برای مدت طولانی دوام بیاورند و پس از حدود 100 چرخه شارژ-دشارژ از کار می افتند. هدف کارخانه آزمایشی کوچک Oxis تولید 10,000 تا 20,000 باتری در سال است. گفته می شود که باتری در یک کیسه نازک به اندازه یک تلفن همراه بسته بندی شده است. چرا باید در اسرع وقت بازسازی و بازیافت باتری های لیتیومی نیرو را ترویج کنیم؟ اگرچه منابع لیتیوم کشور من در رتبه چهارم جهان قرار دارد، اما به دلیل عیار ضعیف سنگ معدن لیتیوم، سختی تصفیه و هزینه بالا، سالانه مقدار زیادی سنگ لیتیوم وارد می شود و میزان وابستگی به خارج از کشور از 85 درصد فراتر می رود. . علاوه بر این، تقاضای چین قیمت لیتیوم کربنات با درجه باتری را نیز افزایش داده است. در سال های اخیر، قیمت نزدیک به سه برابر افزایش یافته است که هزینه های تهیه باتری های لیتیومی چینی را به شدت افزایش داده است. از یک طرف، حذف باتری های لیتیومی یک “معدن شهری” با ارزش است. محتوای فلز بسیار بالاتر از سنگ معدن، لیتیوم، کبالت، نیکل و سایر فلزات گرانبها است. بازیافت و بازیافت می تواند بهره وری استفاده از منابع را بهبود بخشد، واردات را کاهش دهد و خارجی را کاهش دهد. ژانگ تیانرن گفت: از سوی دیگر، از منظر جلوگیری از آلودگی و حفاظت از محیط زیست، اگر باتری های لیتیومی دور ریخته شده به درستی دور ریخته نشوند، آسیب زیادی به محیط زیست محیطی وارد می کنند.

به منظور ترویج بهتر بازیافت و استفاده مجدد از باتری های لیتیومی برای وسایل نقلیه با انرژی جدید، حفاظت از محیط زیست محیطی و اطمینان از ایمنی منابع استراتژیک ملی، سه موضوع مهم وجود دارد: سیستم بازیافت ناقص، فناوری بازسازی نابالغ، و ضعیف مکانیسم تشویقی چندین جنبه پیشنهاداتی را برای ترویج توسعه سالم و پایدار صنعت خودرو با انرژی جدید کشورم ارائه کرده اند.

تسریع در تدوین استانداردها و یکسان سازی استانداردهای مدیریتی مبنای انجام کارهای مرتبط است. وی پیشنهاد کرد که ادارات مربوطه در تدوین استانداردهای مدیریتی، استانداردهای فنی و استانداردهای ارزیابی برای بازیافت و استفاده مجدد از باتری های مستعمل سرعت بخشند. مناطقی را که دارای مزایای صنعتی هستند تشویق کنید تا برنامه‌های نظارت، بازیافت و بازیافت باتری لیتیومی انرژی جدید و اقدامات اجرایی را تدوین کنند و از طریق آزمایش‌های اولیه، اقدامات اجرایی ملی را که بیشتر با واقعیت‌های صنعت مطابقت دارد و قابل استفاده‌تر است، بررسی کنید.