शीआन जियाओतोंग विश्वविद्यालय के स्कूल ऑफ केमिकल इंजीनियरिंग से ली मिंगताओ की शोध टीम ने दो-आयामी ग्रैफेन सुरक्षात्मक परत के साथ कैथोड सामग्री को डिजाइन और विकसित करके लिथियम-सल्फर बैटरी के अनुप्रयोग में सफलता हासिल की है। इस कैथोड सामग्री का एक लंबा चक्र जीवन है।

2d इंटरकलेशन G-C3N4/ग्राफीन सैंडविच बैटरी के सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच एक बहुपरत शार्क जाल बनाता है। यह न केवल भौतिक और रासायनिक उपयोगों के माध्यम से सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच पॉलीसल्फाइड की गति को अवरुद्ध कर सकता है, बल्कि लिथियम आयनों के प्रसार को भी तेज कर सकता है, जिससे बैटरी के चक्र जीवन में काफी वृद्धि हो सकती है।

मेरे देश में, लिथियम-सल्फर बैटरी का विकास अपेक्षाकृत देर से हुआ है, और यह अभी भी कुछ व्यावहारिक अनुप्रयोगों के साथ प्रयोगशाला अनुसंधान और विकास के चरण में है। लिथियम सल्फर बैटरी की चार्जिंग और डिस्चार्जिंग प्रक्रिया के दौरान मध्यवर्ती उत्पाद लिथियम सल्फाइड के विघटन के कारण होने वाले शटल प्रभाव को इसके व्यावहारिक अनुप्रयोग को सीमित करने वाला एक महत्वपूर्ण कारक माना जाता है।

किंघई के पूर्व उपाध्यक्ष डॉ ली तकनीशियन प्रौद्योगिकी ने एक बार कहा था कि पॉलीसल्फाइड भंग अंतरिक्ष शटल सबसे महत्वपूर्ण और कठिन लिथियम-सल्फर बैटरी समस्या है, और संबंधित सुधार कार्य अभी भी प्रारंभिक चरण में है, लेकिन वह आशावादी है कि लिथियम-सल्फर बैटरियों का उपयोग सेकेंडरी बैटरी के रूप में किया जा सकता है। उच्च ऊर्जा घनत्व के साथ, इसमें व्यापक विकास संभावनाएं हैं।

वर्तमान मुख्यधारा के टर्नरी एनसीएम की तुलना में, सल्फर कैथोड बैटरी की सैद्धांतिक विशिष्ट ऊर्जा 2600Wh / किग्रा जितनी अधिक है, जो वर्तमान में व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली लिथियम बैटरी से दस गुना अधिक है। इसके अलावा, सल्फर के भंडार प्रचुर मात्रा में और सस्ते हैं, जो लिथियम बैटरी से चलने वाले इलेक्ट्रिक वाहनों की कीमत को कम करने में मदद कर सकते हैं।

2016 में, राष्ट्रीय विकास और सुधार आयोग ने “ऊर्जा प्रौद्योगिकी क्रांति और नवाचार कार्य योजना (300-2016)” में 2030Wh / किग्रा की ऊर्जा घनत्व के साथ लिथियम-सल्फर बैटरी प्रौद्योगिकी में एक सफलता का प्रस्ताव दिया।

इसके विपरीत, ऑटोमोटिव पावर उद्योग के विकास को बढ़ावा देने के लिए कार्रवाई उपायों और 2017 में जारी ऑटोमोटिव उद्योग के लिए मध्यम और दीर्घकालिक विकास योजना के अनुसार, सिंगल-मशीन अनुपात 300 तक 2020Wh/kg से अधिक तक पहुंच सकता है, और सिंगल-मशीन अनुपात 500 तक 2025Wh तक पहुंच सकता है। / किग्रा ऊपर। लिथियम-सल्फर बैटरी का सैद्धांतिक ऊर्जा घनत्व 500Wh/kg से अधिक है, इसलिए इसे लिथियम बैटरी के बाद अगली पीढ़ी की पावर लिथियम बैटरी सिस्टम की विकास दिशा माना जाता है।

लिथियम-सल्फर बैटरी के अनुप्रयोग में व्यावहारिक समस्याओं को हल करने के लिए, चीन के विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की कियान हनलिन टीम, दक्षिण चीन प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय की वांग हैहुई टीम, क़िंगदाओ ऊर्जा और ऊर्जा भंडारण सामग्री उन्नत सहित चाइनीज एकेडमी ऑफ साइंसेज की प्रौद्योगिकी अनुसंधान टीम, हमारी ज़ियामेन यूनिवर्सिटी केमिकल नान फेंगझेंग टीम और शंघाई जियाओतोंग यूनिवर्सिटी वांग की शोध टीम ने सफलता हासिल की है।

अक्टूबर 2018 में, प्रोफेसर वांग, यिताइकियन और चीन के विभिन्न विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय (विज्ञान और प्रौद्योगिकी विश्वविद्यालय) ने पाया कि फर्मी स्तर के सापेक्ष वैलेंस इलेक्ट्रॉनों की पी-बैंड केंद्र स्थिति का गतिशील प्रदर्शन ली में एक महत्वपूर्ण कारक है। -एस बैटरी इंटरफेस इलेक्ट्रॉन ट्रांसफर रिएक्शन। शोधकर्ताओं ने पाया कि सबसे छोटे सकारात्मक ध्रुवीकरण और सर्वोत्तम दर प्रदर्शन के साथ कोबाल्ट-आधारित सल्फर-वाहक सामग्री की क्षमता 417.3 डिग्री सेल्सियस पर भी 1 महाग-40.0 की है, जो कि 137.3 किलोवाट किलो-1 की वर्तमान उच्चतम शक्ति घनत्व से मेल खाती है। शोध परिणाम उत्कृष्ट ऊर्जा सामग्री के एक अंतरराष्ट्रीय जर्नल “जूल” में प्रकाशित हुए थे।

लिथियम-सल्फर बैटरी एक धातु लिथियम बैटरी पॉजिटिव बैटरी सिस्टम है जिसमें सल्फर पॉजिटिव इलेक्ट्रोड के रूप में होता है। शंघाई जियाओतोंग विश्वविद्यालय में धातु सकारात्मक इलेक्ट्रोड में उत्पादित ली डेंड्राइट्स की सुरक्षा समस्या को हल करने के लिए, वांग की टीम ने एक नए प्रकार का लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोलाइट समाधान तैयार किया (डबल लिथियम फ्लोरोसल्फोनीमाइड का उपयोग ट्राइथिल फॉस्फेट में भंग कर दिया जाता है और संतृप्त इलेक्ट्रोलाइट प्राप्त करने के लिए उच्च फ्लैश प्वाइंट फ्लोरोएथर) . उच्च सांद्रता वाले इलेक्ट्रोलाइट की तुलना में, नए इलेक्ट्रोलाइट में कम लागत और कम चिपचिपापन होता है, धातु ली इलेक्ट्रोड की सुरक्षा को बढ़ाता है, ली इलेक्ट्रोड के डेंड्राइट्स को प्रभावी ढंग से हटा सकता है, और संभावित सुरक्षा खतरों को समाप्त कर सकता है। इसी समय, 60 डिग्री सेल्सियस से ऊपर उच्च तापमान की स्थिति में सुरक्षा और विद्युत रासायनिक प्रदर्शन में सुधार होता है।

वैज्ञानिक अनुसंधान के अलावा, बैटरी कंपनियां अपने तकनीकी भंडार में से एक के रूप में लिथियम-सल्फर बैटरी का भी उपयोग करती हैं, सक्रिय रूप से तकनीकी सफलताओं की मांग करती हैं। इन सूचीबद्ध कंपनियों में, चाइना न्यूक्लियर टाइटेनियम डाइऑक्साइड, तिब्बत अर्बन इन्वेस्टमेंट, जिनलू ग्रुप, गुओक्सुन हाई-टेक, ड्रीम विजन टेक्नोलॉजी और अन्य कंपनियों ने लिथियम-सल्फर बैटरी प्रोजेक्ट तैनात किए हैं।

यद्यपि लिथियम-सल्फर बैटरियों में आदर्श ऊर्जा घनत्व प्राप्त करने की प्रक्रिया में कुछ समस्याएं हैं, कुछ बैटरी अनुप्रयोगों की पतलीता के लिए उच्च आवश्यकताएं हैं, जैसे मानव रहित हवाई वाहन (यूएवी), पनडुब्बी, और सैनिक बैग। अन्य उद्देश्यों के लिए बिजली की आपूर्ति के लिए, चूंकि वजन कीमत या जीवन से अधिक महत्वपूर्ण है, लिथियम-सल्फर बैटरी को व्यावहारिक उपयोग में लाया जाने लगा है। ब्रिटिश स्टार्ट-अप कंपनी ऑक्सिस एनर्जी द्वारा विकसित नई लिथियम-सल्फर बैटरी वर्तमान में इलेक्ट्रिक वाहनों में उपयोग की जाने वाली लिथियम बैटरी की प्रति किलोग्राम ऊर्जा का लगभग दोगुना स्टोर कर सकती है। हालांकि, वे लंबे समय तक नहीं चल सकते हैं और लगभग 100 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रों के बाद विफल हो जाएंगे। ऑक्सिस के छोटे पायलट प्लांट का लक्ष्य प्रति वर्ष 10,000 से 20,000 बैटरी का उत्पादन करना है। ऐसा कहा जाता है कि बैटरी को मोबाइल फोन के आकार के पतले बैग में पैक किया जाता है। हमें जितनी जल्दी हो सके पावर लिथियम बैटरी के पुनर्जनन और पुनर्चक्रण को बढ़ावा देने की आवश्यकता क्यों है? यद्यपि मेरे देश के लिथियम संसाधन दुनिया में चौथे स्थान पर हैं, लिथियम अयस्क के खराब ग्रेड, शुद्धिकरण की कठिनाई और उच्च लागत के कारण, हर साल बड़ी मात्रा में लिथियम अयस्क का आयात किया जाता है, और विदेशी निर्भरता की डिग्री 85% से अधिक हो जाती है। . इसके अलावा, चीनी मांग ने बैटरी-ग्रेड लिथियम कार्बोनेट की कीमतों में भी बढ़ोतरी की है। हाल के वर्षों में, कीमत लगभग तीन गुना बढ़ी है, जिससे चीनी लिथियम बैटरी निर्माताओं की खरीद लागत में काफी वृद्धि हुई है। एक ओर, लिथियम बैटरी की शक्ति का उन्मूलन एक कीमती “शहरी खदान” है। धातु सामग्री अयस्क, लिथियम, कोबाल्ट, निकल और अन्य कीमती धातुओं की तुलना में बहुत अधिक है। पुनर्चक्रण और पुनर्चक्रण संसाधन उपयोग दक्षता में सुधार कर सकते हैं, आयात को कम कर सकते हैं और बाहरी निर्भरता को कम कर सकते हैं और राष्ट्रीय संसाधन रणनीति की सुरक्षा की रक्षा कर सकते हैं। झांग तियानरेन ने कहा कि दूसरी ओर, प्रदूषण को रोकने और पर्यावरण की रक्षा करने के दृष्टिकोण से, अगर छोड़ी गई लिथियम बैटरी का उचित निपटान नहीं किया जाता है, तो वे पारिस्थितिक पर्यावरण को भी बहुत नुकसान पहुंचाएंगे।

नई ऊर्जा वाहनों के लिए लिथियम बैटरी की वसूली और पुन: उपयोग को बेहतर ढंग से बढ़ावा देने, पारिस्थितिक पर्यावरण की रक्षा करने और राष्ट्रीय रणनीतिक संसाधनों की सुरक्षा सुनिश्चित करने के लिए, तीन महत्वपूर्ण मुद्दे हैं: अपूर्ण रीसाइक्लिंग प्रणाली, अपरिपक्व पुनर्जनन तकनीक, और कमजोर प्रोत्साहन तंत्र। मेरे देश के नए ऊर्जा ऑटोमोबाइल उद्योग के स्वस्थ और सतत विकास को बढ़ावा देने के लिए कई पहलुओं ने सुझाव दिए हैं।

मानकों के विकास में तेजी लाना और प्रबंधन मानकों को एकीकृत करना संबंधित कार्य करने का आधार है। उन्होंने सुझाव दिया कि संबंधित विभाग उपयोग की गई बैटरियों के पुनर्चक्रण और पुन: उपयोग के लिए प्रबंधन मानकों, तकनीकी मानकों और मूल्यांकन मानकों के निर्माण में तेजी लाते हैं। नई ऊर्जा लिथियम बैटरी पर्यवेक्षण, वसूली, और रीसाइक्लिंग योजनाओं और कार्यान्वयन उपायों को तैयार करने के लिए औद्योगिक लाभ वाले क्षेत्रों को प्रोत्साहित करें, और प्रारंभिक पायलटों के माध्यम से, राष्ट्रीय कार्यान्वयन उपायों का पता लगाएं जो उद्योग की वास्तविकताओं के अनुरूप हैं और अधिक संचालन योग्य हैं।