Li Mingtaon tutkimusryhmä Xi’an Jiaotong -yliopiston kemiantekniikan korkeakoulusta on tehnyt läpimurron litium-rikkiakkujen soveltamisessa suunnittelemalla ja kehittämällä katodimateriaalia, jossa on kaksiulotteinen grafeenisuojakerros. Tällä katodimateriaalilla on pitkä käyttöikä.

2d-interkalaatio G-C3N4/grafeenisandwich muodostaa monikerroksisen haiverkon akun positiivisen ja negatiivisen elektrodin väliin. Se ei voi vain estää polysulfidien liikkumista positiivisten ja negatiivisten elektrodien välillä fysikaalisten ja kemiallisten käyttöjen avulla, vaan myös nopeuttaa litiumionien diffuusiota, mikä lisää huomattavasti akun käyttöikää.

Kotimaassani litium-rikkiakkujen kehitys on suhteellisen myöhäistä, ja se on edelleen laboratoriotutkimus- ja kehitysvaiheessa, ja käytännön sovelluksia on vähän. Välituotteen litiumsulfidin liukenemisen aiheuttamaa sukkulavaikutusta litiumakkujen lataus- ja purkuprosessin aikana pidetään keskeisenä sen käytännön soveltamista rajoittavana tekijänä.

Qinghain entinen varapresidentti Dr. Li Technician Technology sanoi kerran, että polysulfidiliuennut avaruussukkula on tärkein ja vaikein litium-rikki-akkuongelma, ja siihen liittyvät parannustyöt ovat vielä alkuvaiheessa, mutta hän on optimistinen, että litium-rikki paristoja voidaan käyttää toisioakkuina. Korkean energiatiheyden ansiosta sillä on laajat kehitysnäkymät.

Verrattuna nykyiseen valtavirran kolmikomponenttiseen NCM:ään, rikkikatodiakun teoreettinen ominaisenergia on jopa 2600 Wh/kg, mikä on yli kymmenen kertaa tällä hetkellä laajalti käytetyn litiumakun. Lisäksi rikkivarat ovat runsaat ja edullisia, mikä voi auttaa alentamaan litiumakuilla toimivien sähköajoneuvojen hintoja.

Vuonna 2016 kansallinen kehitys- ja uudistuskomissio ehdotti läpimurtoa litium-rikkiakkuteknologiaan, jonka energiatiheys on 300 Wh/kg “Energiateknologian vallankumouksen ja innovaation toimintasuunnitelmassa (2016-2030)”.

Sitä vastoin vuonna 2017 julkaistujen Autovoimateollisuuden kehittämistä edistävien toimien sekä autoteollisuuden keskipitkän ja pitkän aikavälin kehittämissuunnitelman mukaan yhden koneen suhde voi nousta yli 300 Wh/kg vuoteen 2020 mennessä, ja yhden koneen suhde voi nousta 500 Wh:iin vuoteen 2025 mennessä. /kg edellä. Litium-rikkiakkujen teoreettinen energiatiheys on yli 500Wh/kg, joten sen katsotaan olevan litiumakkujen jälkeen seuraavan sukupolven teho-litiumparistojärjestelmien kehityssuunta.

Litium-rikkiakkujen käytön käytännön ongelmien ratkaisemiseksi, mukaan lukien Kiinan tiede- ja teknologiayliopiston Qian Hanlin -tiimi, Etelä-Kiinan teknillisen yliopiston Wang Haihui -tiimi, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Kiinan tiedeakatemian teknologian tutkimusryhmä, Xiamenin yliopiston Chemical Nan Fengzheng -tiimimme ja Shanghai Jiaotong University Wangin tutkimusryhmä ovat edistyneet läpimurtossa.

Lokakuussa 2018 professori Wang, Yitaiqian ja Kiinan tiede- ja teknologiayliopisto (tiede- ja teknologiayliopisto) havaitsivat, että valenssielektronien p-kaistan keskiaseman dynaaminen suorituskyky suhteessa Fermi-tasoon on tärkeä tekijä li -S-akut Interface-elektroninsiirtoreaktio. Tutkijat havaitsivat, että kobolttipohjaisen rikkiä sisältävän materiaalin, jolla on pienin positiivinen polarisaatio ja paras nopeussuorituskyky, kapasiteetti on 417.3 Mahg-1 jopa 40.0 °C:ssa, mikä vastaa nykyistä suurinta tehotiheyttä 137.3 kwkg-1. Tutkimustulokset julkaistiin Joulessa, kansainvälisessä erinomaisten energiamateriaalien lehdessä.

Litium-rikkiakku on metallinen litiumakun positiivinen akkujärjestelmä, jonka positiivisena elektrodina on rikki. Shanghai Jiaotong -yliopiston metallipositiivisessa elektrodissa tuotettujen Li-dendriittien turvallisuusongelman ratkaisemiseksi Wangin tiimi valmisti uudentyyppisen litiumakkuelektrolyyttiliuoksen (käyttäen kaksinkertaista litiumfluorisulfonimidiä liuotetaan trietyylifosfaattiin ja korkean leimahduspisteen fluorieetteriin kylläisen elektrolyytin saamiseksi) . Verrattuna korkean pitoisuuden elektrolyyttiin, uudella elektrolyytillä on alhainen hinta ja alhainen viskositeetti, se parantaa metallisen Li-elektrodin suojaa, voi tehokkaasti poistaa Li-elektrodin dendriitit ja poistaa mahdolliset turvallisuusriskit. Samalla turvallisuus ja sähkökemiallinen suorituskyky paranevat korkeissa yli 60 °C:n lämpötiloissa.

Tieteellisen tutkimuksen lisäksi akkuyritykset käyttävät myös litium-rikkiakkuja yhtenä teknisistä varoistaan ​​ja vaativat aktiivisesti teknisiä läpimurtoja. Näistä pörssiyhtiöistä China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology ja muut yritykset ovat ottaneet käyttöön litium-rikkiakkuprojekteja.

Vaikka litium-rikkiakuilla on joitain ongelmia ihanteellisen energiatiheyden saavuttamisessa, joidenkin akkusovellusten, kuten miehittämättömien ilma-alusten (UAV), sukellusveneiden ja sotilaiden kantolaukkujen, ohuusvaatimukset ovat korkeammat. Muihin tarkoituksiin tarkoitettujen virtalähteiden osalta, koska paino on tärkeämpi kuin hinta tai käyttöikä, litium-rikkiakkuja on alettu ottaa käytännön käyttöön. Brittiläisen start-up-yrityksen Oxis Energyn kehittämä uusi litium-rikkiakku pystyy varastoimaan lähes kaksi kertaa enemmän energiaa kiloa kohden sähköajoneuvoissa nykyisin käytettyjä litiumakkuja. Ne eivät kuitenkaan voi kestää kauan ja epäonnistuvat noin 100 lataus-purkausjakson jälkeen. Oxisin pienen koetehtaan tavoitteena on valmistaa 10,000 20,000 – 85 XNUMX akkua vuodessa. Sanotaan, että akku on pakattu ohueen matkapuhelimen kokoiseen pussiin. Miksi meidän on edistettävä teho-litiumparistojen regenerointia ja kierrätystä mahdollisimman pian? Vaikka maani litiumvarat ovat maailman neljännellä sijalla, litiummalmin heikon laadun, puhdistamisen vaikeuden ja korkeiden kustannusten vuoksi litiummalmia tuodaan vuosittain suuri määrä, ja ulkomaisen riippuvuuden aste ylittää XNUMX %. . Lisäksi Kiinan kysyntä on nostanut myös akkulaatuisen litiumkarbonaatin hintaa. Viime vuosina hinta on noussut lähes kolminkertaiseksi, mikä on nostanut huomattavasti kiinalaisten litiumakkuvalmistajien hankintakustannuksia. Toisaalta teholitiumparistojen poistaminen on arvokas “kaupunkikaivos”. Metallipitoisuus on paljon korkeampi kuin malmin, litiumin, koboltin, nikkelin ja muiden jalometallien. Kierrätys ja kierrätys voivat parantaa resurssien käytön tehokkuutta, vähentää tuontia ja vähentää ulkoista riippuvuutta ja suojata kansallisen resurssistrategian turvallisuutta. Zhang Tianren sanoi, että toisaalta saastumisen ehkäisemisen ja ympäristön suojelemisen näkökulmasta, jos hävitettyjä litiumakkuja ei hävitetä asianmukaisesti, ne aiheuttavat myös suurta haittaa ekologiselle ympäristölle.

Jotta voitaisiin paremmin edistää litiumakkujen talteenottoa ja uudelleenkäyttöä uusissa energiaajoneuvoissa, suojella ekologista ympäristöä ja varmistaa kansallisten strategisten resurssien turvallisuus, on kolme tärkeää asiaa: epätäydellinen kierrätysjärjestelmä, epäkypsä regenerointitekniikka ja heikko. kannustinmekanismi. Useat näkökohdat ovat esittäneet ehdotuksia maani uuden energia-autoteollisuuden terveen ja kestävän kehityksen edistämiseksi.

Standardien kehittämisen nopeuttaminen ja johtamisstandardien yhtenäistäminen ovat lähtökohtana siihen liittyvälle työlle. Hän ehdotti, että asianomaiset yksiköt nopeuttaisivat käytettyjen paristojen kierrätystä ja uudelleenkäyttöä koskevien hallintastandardien, teknisten standardien ja arviointistandardien laatimista. Kannustaa alueita, joilla on teollisuuden etuja, laatimaan uusia energia-litiumparistojen valvonta-, talteenotto- ja kierrätyssuunnitelmia ja täytäntöönpanotoimenpiteitä sekä alustavien pilottien avulla tutkimaan kansallisia täytäntöönpanotoimenpiteitä, jotka vastaavat paremmin alan todellisuutta ja ovat toimintakykyisempiä.