ઝિઆન જિયાઓટોંગ યુનિવર્સિટીની સ્કૂલ ઑફ કેમિકલ એન્જિનિયરિંગમાંથી લી મિંગતાઓની સંશોધન ટીમે દ્વિ-પરિમાણીય ગ્રાફીન રક્ષણાત્મક સ્તર સાથે કેથોડ સામગ્રીની રચના અને વિકાસ કરીને લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીના એપ્લિકેશનમાં સફળતા મેળવી છે. આ કેથોડ સામગ્રીમાં લાંબી ચક્ર જીવન છે.

2d ઇન્ટરકેલેશન G-C3N4/ગ્રાફીન સેન્ડવિચ બેટરીના હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે બહુસ્તરીય શાર્ક નેટ બનાવે છે. તે માત્ર ભૌતિક અને રાસાયણિક ઉપયોગો દ્વારા હકારાત્મક અને નકારાત્મક ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે પોલિસલ્ફાઇડ્સની હિલચાલને અવરોધિત કરી શકતું નથી, પરંતુ લિથિયમ આયનોના પ્રસારને પણ વેગ આપે છે, જેનાથી બેટરીના ચક્રના જીવનમાં મોટા પ્રમાણમાં વધારો થાય છે.

મારા દેશમાં, લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીનો વિકાસ પ્રમાણમાં મોડો છે, અને તે હજુ પણ પ્રયોગશાળા સંશોધન અને વિકાસના તબક્કામાં છે, જેમાં થોડા વ્યવહારુ કાર્યક્રમો છે. લિથિયમ સલ્ફર બેટરીના ચાર્જિંગ અને ડિસ્ચાર્જિંગ પ્રક્રિયા દરમિયાન મધ્યવર્તી ઉત્પાદન લિથિયમ સલ્ફાઇડના વિસર્જનને કારણે થતી શટલ અસર તેના વ્યવહારિક ઉપયોગને મર્યાદિત કરતું મુખ્ય પરિબળ માનવામાં આવે છે.

કિંગહાઈના ભૂતપૂર્વ વાઇસ પ્રેસિડેન્ટ ડૉ. લી ટેકનિશિયન ટેક્નોલોજીએ એકવાર કહ્યું હતું કે પોલિસલ્ફાઇડ ઓગળેલી સ્પેસ શટલ એ લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીની સૌથી મહત્વપૂર્ણ અને મુશ્કેલ સમસ્યા છે, અને સંબંધિત સુધારણાનું કામ હજુ પણ પ્રારંભિક તબક્કામાં છે, પરંતુ તેઓ આશાવાદી છે કે લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીની સમસ્યા છે. બેટરીનો ઉપયોગ ગૌણ બેટરી તરીકે થઈ શકે છે. ઉચ્ચ ઉર્જા ઘનતા સાથે, તેમાં વ્યાપક વિકાસની સંભાવનાઓ છે.

વર્તમાન મેઈનસ્ટ્રીમ ટર્નરી એનસીએમની સરખામણીમાં, સલ્ફર કેથોડ બેટરીની સૈદ્ધાંતિક ચોક્કસ ઉર્જા 2600Wh/kg જેટલી ઊંચી છે, જે હાલમાં વ્યાપકપણે ઉપયોગમાં લેવાતી લિથિયમ બેટરી કરતાં દસ ગણી વધારે છે. વધુમાં, સલ્ફરનો ભંડાર વિપુલ પ્રમાણમાં અને સસ્તો છે, જે લિથિયમ બેટરી દ્વારા સંચાલિત ઇલેક્ટ્રિક વાહનોની કિંમત ઘટાડવામાં મદદ કરી શકે છે.

2016 માં, નેશનલ ડેવલપમેન્ટ એન્ડ રિફોર્મ કમિશને “એનર્જી ટેક્નોલોજી રિવોલ્યુશન એન્ડ ઈનોવેશન એક્શન પ્લાન (300-2016)” માં 2030Wh/kg ની ઉર્જા ઘનતા સાથે લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી ટેક્નોલોજીમાં પ્રગતિની દરખાસ્ત કરી હતી.

તેનાથી વિપરીત, ઓટોમોટિવ પાવર ઇન્ડસ્ટ્રીના વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટેના પગલાં અને 2017માં જાહેર કરાયેલ ઓટોમોટિવ ઉદ્યોગ માટે મધ્યમ અને લાંબા ગાળાની વિકાસ યોજના અનુસાર, સિંગલ-મશીન રેશિયો 300 સુધીમાં 2020Wh/kg કરતાં વધુ પહોંચી શકે છે, અને સિંગલ-મશીન રેશિયો 500 સુધીમાં 2025Wh સુધી પહોંચી શકે છે. /kg ઉપર. લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીની સૈદ્ધાંતિક ઉર્જા ઘનતા 500Wh/kg કરતાં વધુ છે, તેથી તેને લિથિયમ બેટરી પછી પાવર લિથિયમ બેટરી સિસ્ટમ્સની આગામી પેઢીના વિકાસની દિશા માનવામાં આવે છે.

લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીના ઉપયોગની વ્યવહારિક સમસ્યાઓને ઉકેલવા માટે, જેમાં ચીનની યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજીની કિઆન હેનલિન ટીમ, સાઉથ ચાઇના યુનિવર્સિટી ઓફ ટેક્નોલોજીની વાંગ હૈહુઇ ટીમ, ક્વિન્ગડાઓ એનર્જી એન્ડ એનર્જી સ્ટોરેજ મટિરિયલ્સ એડવાન્સ્ડ છે. ચાઈનીઝ એકેડેમી ઓફ સાયન્સની ટેક્નોલોજી રિસર્ચ ટીમ, અમારી ઝિયામેન યુનિવર્સિટી કેમિકલ નાન ફેંગઝેંગ ટીમ અને શાંઘાઈ જિયાઓટોંગ યુનિવર્સિટી વાંગની રિસર્ચ ટીમે સફળતાપૂર્વક પ્રગતિ કરી છે.

ઓક્ટોબર 2018 માં, પ્રોફેસર વાંગ, યિટાઇકિયન અને ચીનની વિવિધ યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી (યુનિવર્સિટી ઓફ સાયન્સ એન્ડ ટેક્નોલોજી) એ શોધી કાઢ્યું કે ફર્મી સ્તરની તુલનામાં વેલેન્સ ઇલેક્ટ્રોનની પી-બેન્ડ કેન્દ્ર સ્થિતિનું ગતિશીલ પ્રદર્શન એ એક મહત્વપૂર્ણ પરિબળ છે. -એસ બેટરી ઇન્ટરફેસ ઇલેક્ટ્રોન ટ્રાન્સફર પ્રતિક્રિયા. સંશોધકોએ શોધી કાઢ્યું કે કોબાલ્ટ-આધારિત સલ્ફર-વહન સામગ્રી સૌથી નાનું હકારાત્મક ધ્રુવીકરણ અને શ્રેષ્ઠ દર પ્રદર્શન સાથે 417.3°C તાપમાને પણ 1 Mahg-40.0 ની ક્ષમતા ધરાવે છે, જે 137.3 kwkg-1 ની વર્તમાન ઉચ્ચતમ શક્તિ ઘનતાને અનુરૂપ છે. સંશોધનનાં પરિણામો ઉત્કૃષ્ટ ઉર્જા સામગ્રીના આંતરરાષ્ટ્રીય જર્નલ “જૌલ” માં પ્રકાશિત થયા હતા.

લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી એ મેટલ લિથિયમ બેટરી પોઝિટિવ બેટરી સિસ્ટમ છે જેમાં સલ્ફર પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડ તરીકે છે. શાંઘાઈ જિયાઓટોંગ યુનિવર્સિટીમાં મેટલ પોઝિટિવ ઇલેક્ટ્રોડમાં ઉત્પાદિત લિ ડેંડ્રાઇટ્સની સલામતી સમસ્યાને ઉકેલવા માટે, વાંગની ટીમે એક નવા પ્રકારનું લિથિયમ બેટરી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ સોલ્યુશન તૈયાર કર્યું (ડબલ લિથિયમ ફ્લોરોસલ્ફોનિમાઇડનો ઉપયોગ કરીને સંતૃપ્ત ઇલેક્ટ્રોલાઇટ મેળવવા માટે ટ્રાયથિલ ફોસ્ફેટ અને હાઇ ફ્લેશ પોઇન્ટ ફ્લોરોઇથરમાં ઓગળવામાં આવે છે) . ઉચ્ચ સાંદ્રતાવાળા ઇલેક્ટ્રોલાઇટની તુલનામાં, નવા ઇલેક્ટ્રોલાઇટમાં ઓછી કિંમત અને ઓછી સ્નિગ્ધતા છે, મેટલ લિ ઇલેક્ટ્રોડનું રક્ષણ વધારે છે, લિ ઇલેક્ટ્રોડના ડેંડ્રાઇટ્સને અસરકારક રીતે દૂર કરી શકે છે અને સંભવિત સલામતી જોખમોને દૂર કરે છે. તે જ સમયે, સલામતી અને ઇલેક્ટ્રોકેમિકલ કામગીરી 60 ડિગ્રી સેલ્સિયસથી ઉપરના ઉચ્ચ તાપમાનની સ્થિતિમાં સુધારેલ છે.

વૈજ્ઞાનિક સંશોધન ઉપરાંત, બેટરી કંપનીઓ લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીનો ઉપયોગ તેમના તકનીકી ભંડાર તરીકે પણ કરે છે, જે સક્રિયપણે તકનીકી પ્રગતિની માંગ કરે છે. આ લિસ્ટેડ કંપનીઓમાં, ચાઇના ન્યુક્લિયર ટાઇટેનિયમ ડાયોક્સાઇડ, તિબેટ અર્બન ઇન્વેસ્ટમેન્ટ, જિનલુ ગ્રુપ, ગુઓક્સન હાઇ-ટેક, ડ્રીમ વિઝન ટેક્નોલોજી અને અન્ય કંપનીઓએ લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી પ્રોજેક્ટ્સ તૈનાત કર્યા છે.

આદર્શ ઉર્જા ઘનતા હાંસલ કરવાની પ્રક્રિયામાં લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીમાં કેટલીક સમસ્યાઓ હોવા છતાં, કેટલીક બેટરી એપ્લિકેશનની પાતળી જરૂરિયાતો છે, જેમ કે માનવરહિત હવાઈ વાહનો (UAV), સબમરીન અને સૈનિક વહન કરતી બેગ. અન્ય હેતુઓ માટે પાવર સપ્લાય માટે, કિંમત અથવા જીવન કરતાં વજન વધુ મહત્વનું હોવાથી, લિથિયમ-સલ્ફર બેટરીનો વ્યવહારિક ઉપયોગ શરૂ થયો છે. બ્રિટિશ સ્ટાર્ટ-અપ કંપની ઓક્સિસ એનર્જી દ્વારા વિકસિત નવી લિથિયમ-સલ્ફર બેટરી હાલમાં ઇલેક્ટ્રિક વાહનોમાં વપરાતી લિથિયમ બેટરીના કિલોગ્રામ દીઠ લગભગ બમણી ઊર્જા સંગ્રહિત કરી શકે છે. જો કે, તેઓ લાંબા સમય સુધી ટકી શકતા નથી અને લગભગ 100 ચાર્જ-ડિસ્ચાર્જ ચક્ર પછી નિષ્ફળ જશે. ઓક્સિસના નાના પાયલટ પ્લાન્ટનું લક્ષ્ય દર વર્ષે 10,000 થી 20,000 બેટરીનું ઉત્પાદન કરવાનું છે. એવું કહેવાય છે કે બેટરીને મોબાઈલ ફોનની સાઈઝની પાતળી બેગમાં પેક કરવામાં આવે છે. શા માટે આપણે શક્ય તેટલી વહેલી તકે પાવર લિથિયમ બેટરીના પુનર્જીવન અને રિસાયક્લિંગને પ્રોત્સાહન આપવાની જરૂર છે? મારા દેશના લિથિયમ સંસાધનો વિશ્વમાં ચોથા ક્રમે હોવા છતાં, લિથિયમ ઓરના નબળા ગ્રેડ, શુદ્ધિકરણની મુશ્કેલી અને ઊંચી કિંમતને કારણે, દર વર્ષે મોટા પ્રમાણમાં લિથિયમ ઓરની આયાત કરવામાં આવે છે, અને વિદેશી નિર્ભરતાની ડિગ્રી 85% કરતાં વધી જાય છે. . આ ઉપરાંત, ચાઈનીઝ માંગને કારણે બેટરી-ગ્રેડ લિથિયમ કાર્બોનેટના ભાવમાં પણ વધારો થયો છે. તાજેતરના વર્ષોમાં, કિંમત લગભગ ત્રણ ગણી વધી છે, જેણે ચાઇનીઝ લિથિયમ બેટરી ઉત્પાદકોના પ્રાપ્તિ ખર્ચમાં ઘણો વધારો કર્યો છે. એક તરફ, પાવર લિથિયમ બેટરીને નાબૂદ કરવી એ કિંમતી “શહેરી ખાણ” છે. ધાતુની સામગ્રી ઓર, લિથિયમ, કોબાલ્ટ, નિકલ અને અન્ય કિંમતી ધાતુઓ કરતાં ઘણી વધારે છે. રિસાયક્લિંગ અને રિસાયક્લિંગ સંસાધનના ઉપયોગની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કરી શકે છે, આયાત ઘટાડી શકે છે અને રાષ્ટ્રીય સંસાધન વ્યૂહરચનાની સુરક્ષા પર આધાર રાખે છે અને તેનું રક્ષણ કરે છે. ઝાંગ તિયાનરેને જણાવ્યું હતું કે, બીજી તરફ, પ્રદૂષણને રોકવા અને પર્યાવરણને બચાવવાના પરિપ્રેક્ષ્યમાં, જો કાઢી નાખવામાં આવેલી લિથિયમ બેટરીનો યોગ્ય રીતે નિકાલ કરવામાં નહીં આવે, તો તે ઇકોલોજીકલ પર્યાવરણને પણ ભારે નુકસાન પહોંચાડશે.

નવા ઉર્જા વાહનો માટે લિથિયમ બેટરીના પુનઃપ્રાપ્તિ અને પુનઃઉપયોગને વધુ સારી રીતે પ્રોત્સાહન આપવા, ઇકોલોજીકલ પર્યાવરણનું રક્ષણ કરવા અને રાષ્ટ્રીય વ્યૂહાત્મક સંસાધનોની સલામતી સુનિશ્ચિત કરવા માટે, ત્રણ મહત્વપૂર્ણ મુદ્દાઓ છે: અપૂર્ણ રિસાયક્લિંગ સિસ્ટમ, અપરિપક્વ પુનર્જીવન તકનીક અને નબળા પ્રોત્સાહન પદ્ધતિ. મારા દેશના નવા ઉર્જા ઓટોમોબાઈલ ઉદ્યોગના સ્વસ્થ અને ટકાઉ વિકાસને પ્રોત્સાહન આપવા માટે અનેક પાસાઓએ સૂચનો રજૂ કર્યા છે.

ધોરણોના વિકાસને ઝડપી બનાવવું અને મેનેજમેન્ટ ધોરણોને એકીકૃત કરવું એ સંબંધિત કાર્ય હાથ ધરવા માટેનો આધાર છે. તેમણે સૂચવ્યું કે સંબંધિત વિભાગો વપરાયેલી બેટરીના રિસાયક્લિંગ અને પુનઃઉપયોગ માટે મેનેજમેન્ટ ધોરણો, તકનીકી ધોરણો અને મૂલ્યાંકન ધોરણોની રચનાને ઝડપી બનાવે. નવી ઉર્જા લિથિયમ બેટરી દેખરેખ, પુનઃપ્રાપ્તિ અને રિસાયક્લિંગ યોજનાઓ અને અમલીકરણના પગલાં ઘડવા માટે ઔદ્યોગિક લાભો ધરાવતા પ્રદેશોને પ્રોત્સાહિત કરો અને પ્રારંભિક પાયલોટ દ્વારા, રાષ્ટ્રીય અમલીકરણ પગલાંની શોધખોળ કરો જે ઉદ્યોગની વાસ્તવિકતાઓ સાથે વધુ સુસંગત છે અને વધુ કાર્યરત છે.