Tim peneliti Li Mingtao dari Fakultas Teknik Kimia Universitas Xi’an Jiaotong telah membuat terobosan dalam aplikasi baterai lithium-sulfur dengan merancang dan mengembangkan bahan katoda dengan lapisan pelindung graphene dua dimensi. Bahan katoda ini memiliki siklus hidup yang panjang.

Interkalasi 2d G-C3N4/graphene sandwich membentuk jaring hiu multilayer antara elektroda positif dan negatif baterai. Itu tidak hanya dapat memblokir pergerakan polisulfida antara elektroda positif dan negatif melalui penggunaan fisik dan kimia, tetapi juga mempercepat difusi ion lithium, sehingga sangat meningkatkan masa pakai baterai.

Di negara saya, pengembangan baterai lithium-sulfur relatif terlambat, dan masih dalam tahap penelitian dan pengembangan laboratorium, dengan beberapa aplikasi praktis. Efek antar-jemput yang disebabkan oleh pelarutan produk antara lithium sulfida selama proses pengisian dan pengosongan baterai lithium sulfur dianggap sebagai faktor kunci yang membatasi aplikasi praktisnya.

Mantan wakil presiden Qinghai Dr. Li Technician Technology pernah mengatakan bahwa pesawat ulang-alik polisulfida terlarut adalah masalah baterai lithium-sulfur yang paling penting dan sulit, dan pekerjaan perbaikan terkait masih dalam tahap awal, tetapi dia optimis bahwa lithium-sulfur baterai dapat digunakan sebagai baterai sekunder. Dengan kepadatan energi yang tinggi, ia memiliki prospek pengembangan yang luas.

Dibandingkan dengan NCM terner arus utama saat ini, energi spesifik teoretis dari baterai katoda belerang setinggi 2600Wh/kg, yang lebih dari sepuluh kali lipat dari baterai lithium yang saat ini banyak digunakan. Selain itu, cadangan belerang berlimpah dan murah, yang dapat membantu mengurangi harga kendaraan listrik bertenaga baterai lithium.

Pada tahun 2016, Komisi Reformasi dan Pembangunan Nasional mengusulkan terobosan teknologi baterai lithium-sulfur dengan kepadatan energi 300Wh/kg dalam “Rencana Aksi Revolusi dan Inovasi Teknologi Energi (2016-2030)”.

Sebaliknya, menurut Tindakan untuk Mempromosikan Pengembangan Industri Tenaga Otomotif dan Rencana Pengembangan Jangka Menengah dan Panjang untuk Industri Otomotif yang dirilis pada tahun 2017, rasio mesin tunggal dapat mencapai lebih dari 300Wh/kg pada tahun 2020, dan rasio mesin tunggal dapat mencapai 500Wh pada tahun 2025. /kg di atas. Kepadatan energi teoritis baterai lithium-sulfur lebih besar dari 500Wh/kg, sehingga dianggap sebagai arah pengembangan sistem baterai lithium daya generasi berikutnya setelah baterai lithium.

Untuk memecahkan masalah praktis dalam penerapan baterai lithium-sulfur, termasuk tim Qian Hanlin dari Universitas Sains dan Teknologi China, tim Wang Haihui dari Universitas Teknologi China Selatan, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Tim Riset Teknologi dari Akademi Ilmu Pengetahuan China, tim Kimia Nan Fengzheng Universitas Xiamen kami dan tim peneliti Universitas Jiaotong Shanghai Wang telah membuat kemajuan terobosan.

Pada Oktober 2018, Profesor Wang, Yitaiqian dan berbagai Universitas Sains dan Teknologi China (University of Science and Technology) menemukan bahwa kinerja dinamis posisi pusat pita-p elektron valensi relatif terhadap tingkat Fermi merupakan faktor penting dalam -S baterai Antarmuka reaksi transfer elektron. Para peneliti menemukan bahwa bahan pembawa belerang berbasis kobalt dengan polarisasi positif terkecil dan kinerja laju terbaik memiliki kapasitas 417.3 Mahg-1 bahkan pada 40.0°C, yang sesuai dengan kerapatan daya tertinggi saat ini 137.3 kwkg-1. Hasil penelitian tersebut dipublikasikan dalam “Joule”, sebuah jurnal internasional bahan energi yang sangat baik.

Baterai lithium-sulfur adalah sistem baterai positif baterai lithium logam dengan belerang sebagai elektroda positif. Untuk mengatasi masalah keamanan dendrit Li yang diproduksi di elektroda positif logam di Universitas Jiaotong Shanghai, tim Wang menyiapkan jenis baru larutan elektrolit baterai lithium (menggunakan fluorosulfonimida Lithium ganda yang dilarutkan dalam trietil fosfat dan fluoroeter titik nyala tinggi untuk mendapatkan elektrolit jenuh) . Dibandingkan dengan elektrolit konsentrasi tinggi, elektrolit baru memiliki biaya rendah dan viskositas rendah, meningkatkan perlindungan elektroda Li logam, dapat secara efektif menghilangkan dendrit elektroda Li, dan menghilangkan potensi bahaya keamanan. Pada saat yang sama, keselamatan dan kinerja elektrokimia ditingkatkan di bawah kondisi suhu tinggi di atas 60°C.

Selain penelitian ilmiah, perusahaan baterai juga menggunakan baterai lithium-sulfur sebagai salah satu cadangan teknis mereka, yang secara aktif menuntut terobosan teknologi. Di antara perusahaan-perusahaan yang terdaftar ini, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology dan perusahaan lain telah menyebarkan proyek baterai lithium-sulfur.

Meskipun baterai lithium-sulfur memiliki beberapa masalah dalam proses mencapai kepadatan energi yang ideal, ada persyaratan yang lebih tinggi untuk ketipisan beberapa aplikasi baterai, seperti kendaraan udara tak berawak (UAV), kapal selam, dan tas jinjing tentara. Untuk catu daya untuk tujuan lain, karena bobot lebih penting daripada harga atau umur, baterai lithium-sulfur mulai digunakan secara praktis. Baterai lithium-sulfur baru yang dikembangkan oleh perusahaan rintisan Inggris Oxis Energy dapat menyimpan hampir dua kali energi per kilogram baterai lithium yang saat ini digunakan pada kendaraan listrik. Namun, mereka tidak dapat bertahan lama dan akan gagal setelah sekitar 100 siklus pengisian-pengosongan. Tujuan dari pabrik percontohan kecil Oxis adalah untuk memproduksi 10,000 hingga 20,000 baterai per tahun. Konon baterainya dikemas dalam tas tipis seukuran ponsel. Mengapa kita perlu mempromosikan regenerasi dan daur ulang baterai lithium daya sesegera mungkin? Meskipun sumber daya lithium negara saya berada di peringkat keempat di dunia, karena kadar bijih lithium yang buruk, kesulitan pemurnian, dan biaya tinggi, sejumlah besar bijih lithium diimpor setiap tahun, dan tingkat ketergantungan asing melebihi 85%. . Selain itu, permintaan China juga mendorong harga lithium karbonat kelas baterai melonjak. Dalam beberapa tahun terakhir, harga telah meningkat hampir tiga kali lipat, yang telah sangat meningkatkan biaya pengadaan produsen baterai lithium Cina. Di satu sisi, penghapusan daya baterai lithium adalah “tambang perkotaan” yang berharga. Kandungan logamnya jauh lebih tinggi daripada bijih, litium, kobalt, nikel, dan logam mulia lainnya. Daur ulang dan daur ulang dapat meningkatkan efisiensi pemanfaatan sumber daya, mengurangi impor, dan mengurangi ketergantungan eksternal pada dan melindungi keamanan strategi sumber daya nasional. Zhang Tianren mengatakan bahwa, di sisi lain, dari perspektif pencegahan polusi dan perlindungan lingkungan, jika baterai lithium yang dibuang tidak dibuang dengan benar, mereka juga akan menyebabkan kerusakan besar pada lingkungan ekologis.

Untuk lebih mempromosikan pemulihan dan penggunaan kembali baterai lithium untuk kendaraan energi baru, melindungi lingkungan ekologis, dan memastikan keamanan sumber daya strategis nasional, ada tiga masalah penting: sistem daur ulang yang tidak sempurna, teknologi regenerasi yang belum matang, dan yang lemah. mekanisme insentif. Beberapa aspek telah mengajukan saran untuk mempromosikan perkembangan yang sehat dan berkelanjutan dari industri mobil energi baru negara saya.

Percepatan pengembangan standar dan pemersatu standar manajemen menjadi dasar dalam melaksanakan pekerjaan terkait. Ia menyarankan agar departemen terkait mempercepat perumusan standar manajemen, standar teknis, dan standar evaluasi untuk daur ulang dan penggunaan kembali baterai bekas. Dorong kawasan dengan keunggulan industri untuk merumuskan pengawasan, pemulihan, dan rencana daur ulang baterai lithium energi baru serta langkah-langkah implementasi, dan melalui uji coba awal, jelajahi langkah-langkah implementasi nasional yang lebih sesuai dengan realitas industri dan lebih dapat dioperasikan.