Il team di ricerca di Li Mingtao della Scuola di Ingegneria Chimica dell’Università di Xi’an Jiaotong ha fatto un passo avanti nell’applicazione delle batterie al litio-zolfo progettando e sviluppando un materiale catodico con uno strato protettivo di grafene bidimensionale. Questo materiale del catodo ha un lungo ciclo di vita.

L’intercalazione 2D G-C3N4/sandwich di grafene forma una rete di squali multistrato tra gli elettrodi positivo e negativo della batteria. Non solo può bloccare il movimento dei polisolfuri tra gli elettrodi positivo e negativo attraverso usi fisici e chimici, ma anche accelerare la diffusione degli ioni di litio, aumentando così notevolmente la durata del ciclo della batteria.

Nel mio paese, lo sviluppo delle batterie litio-zolfo è relativamente tardivo, ed è ancora in fase di ricerca e sviluppo di laboratorio, con poche applicazioni pratiche. L’effetto navetta causato dalla dissoluzione del solfuro di litio prodotto intermedio durante il processo di carica e scarica delle batterie al litio zolfo è considerato un fattore chiave che limita la sua applicazione pratica.

L’ex vicepresidente del Qinghai Dr. Li Technician Technology una volta ha affermato che lo space shuttle dissolto in polisolfuro è il problema più importante e difficile della batteria litio-zolfo, e il relativo lavoro di miglioramento è ancora nella fase iniziale, ma è ottimista sul fatto che il litio-zolfo le batterie possono essere utilizzate come batterie secondarie. Con un’elevata densità energetica, ha ampie prospettive di sviluppo.

Rispetto all’attuale NCM ternario tradizionale, l’energia specifica teorica della batteria al catodo di zolfo raggiunge i 2600 Wh/kg, che è più di dieci volte quella della batteria al litio attualmente ampiamente utilizzata. Inoltre, le riserve di zolfo sono abbondanti e poco costose, il che può aiutare a ridurre il prezzo dei veicoli elettrici alimentati da batterie al litio.

Nel 2016, la Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma ha proposto una svolta nella tecnologia delle batterie al litio-zolfo con una densità energetica di 300 Wh/kg nel “Piano d’azione per la rivoluzione tecnologica e l’innovazione (2016-2030)”.

Al contrario, secondo le misure d’azione per promuovere lo sviluppo dell’industria automobilistica e il piano di sviluppo a medio e lungo termine per l’industria automobilistica pubblicate nel 2017, il rapporto singola macchina può raggiungere più di 300 Wh/kg entro il 2020 e il rapporto singola macchina può raggiungere i 500 Wh entro il 2025. /kg sopra. La densità energetica teorica delle batterie litio-zolfo è maggiore di 500 Wh/kg, quindi è considerata la direzione di sviluppo della prossima generazione di sistemi di batterie al litio dopo le batterie al litio.

Al fine di risolvere i problemi pratici nell’applicazione delle batterie al litio-zolfo, tra cui il team Qian Hanlin dell’Università della Scienza e della Tecnologia della Cina, il team Wang Haihui della South China University of Technology, il Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Il team di ricerca tecnologica dell’Accademia cinese delle scienze, il team di Nan Fengzheng chimico dell’Università di Xiamen e il team di ricerca di Wang dell’Università Jiaotong di Shanghai hanno compiuto progressi straordinari.

Nell’ottobre 2018, il professor Wang, Yitaiqian e varie Università della Scienza e della Tecnologia della Cina (Università della Scienza e della Tecnologia) hanno scoperto che le prestazioni dinamiche della posizione centrale della banda p degli elettroni di valenza rispetto al livello di Fermi è un fattore importante in li -S batterie Reazione di trasferimento di elettroni di interfaccia. I ricercatori hanno scoperto che il materiale contenente zolfo a base di cobalto con la più piccola polarizzazione positiva e le migliori prestazioni di velocità ha una capacità di 417.3 Mahg-1 anche a 40.0 ° C, che corrisponde all’attuale densità di potenza più alta di 137.3 kwkg-1. I risultati della ricerca sono stati pubblicati su “Joule”, una rivista internazionale di eccellenti materiali energetici.

La batteria al litio-zolfo è un sistema di batterie al litio metallico positivo con zolfo come elettrodo positivo. Per risolvere il problema di sicurezza dei dendriti di litio prodotti nell’elettrodo positivo metallico dell’Università Jiaotong di Shanghai, il team di Wang ha preparato un nuovo tipo di soluzione elettrolitica per batterie al litio (utilizzando il doppio fluorosulfonimide di litio viene sciolto in trietilfosfato e fluoroetere ad alto punto di infiammabilità per ottenere un elettrolita saturo) . Rispetto all’elettrolita ad alta concentrazione, il nuovo elettrolita ha un basso costo e una bassa viscosità, migliora la protezione dell’elettrodo metallico di litio, può rimuovere efficacemente i dendriti dell’elettrodo di litio ed elimina potenziali rischi per la sicurezza. Allo stesso tempo, la sicurezza e le prestazioni elettrochimiche sono migliorate in condizioni di alte temperature superiori a 60°C.

Oltre alla ricerca scientifica, le aziende produttrici di batterie utilizzano anche batterie al litio-zolfo come una delle loro riserve tecniche, richiedendo attivamente innovazioni tecnologiche. Tra queste società quotate, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology e altre società hanno implementato progetti di batterie al litio-zolfo.

Sebbene le batterie al litio-zolfo abbiano alcuni problemi nel processo di raggiungimento della densità di energia ideale, ci sono requisiti più elevati per la sottigliezza di alcune applicazioni della batteria, come veicoli aerei senza equipaggio (UAV), sottomarini e borse per il trasporto di soldati. Per gli alimentatori per altri scopi, poiché il peso è più importante del prezzo o della durata, le batterie al litio-zolfo hanno iniziato a essere messe in pratica. La nuova batteria al litio-zolfo sviluppata dalla start-up britannica Oxis Energy può immagazzinare quasi il doppio dell’energia per chilogrammo delle batterie al litio attualmente utilizzate nei veicoli elettrici. Tuttavia, non possono durare a lungo e si guastano dopo circa 100 cicli di carica-scarica. L’obiettivo del piccolo impianto pilota di Oxis è di produrre da 10,000 a 20,000 batterie all’anno. Si dice che la batteria sia contenuta in un sacchetto sottile delle dimensioni di un telefono cellulare. Perché dobbiamo promuovere la rigenerazione e il riciclaggio delle batterie al litio di potenza il prima possibile? Sebbene le risorse di litio del mio paese siano al quarto posto nel mondo, a causa della scarsa qualità del minerale di litio, della difficoltà di purificazione e del costo elevato, ogni anno viene importata una grande quantità di minerale di litio e il grado di dipendenza dall’estero supera l’85% . Inoltre, la domanda cinese ha anche spinto il prezzo del carbonato di litio per batterie a salire vertiginosamente. Negli ultimi anni, il prezzo è aumentato di quasi tre volte, il che ha notevolmente aumentato i costi di approvvigionamento dei produttori cinesi di batterie al litio. Da un lato, l’eliminazione delle batterie al litio di potenza è una preziosa “miniera urbana”. Il contenuto di metallo è molto più alto di quello di minerali, litio, cobalto, nichel e altri metalli preziosi. Riciclaggio e riciclaggio possono migliorare l’efficienza nell’utilizzo delle risorse, ridurre le importazioni e ridurre le spese esterne. Dipendere e proteggere la sicurezza della strategia nazionale per le risorse. Zhang Tianren ha affermato che, d’altra parte, dal punto di vista della prevenzione dell’inquinamento e della protezione dell’ambiente, se le batterie al litio scartate non vengono smaltite correttamente, causeranno anche gravi danni all’ambiente ecologico.

Al fine di promuovere meglio il recupero e il riutilizzo delle batterie al litio per i veicoli di nuova energia, proteggere l’ambiente ecologico e garantire la sicurezza delle risorse strategiche nazionali, ci sono tre questioni importanti: il sistema di riciclaggio imperfetto, la tecnologia di rigenerazione immatura e il debole meccanismo di incentivazione. Diversi aspetti hanno avanzato suggerimenti per promuovere lo sviluppo sano e sostenibile della nuova industria automobilistica energetica del mio paese.

L’accelerazione dello sviluppo degli standard e l’unificazione degli standard di gestione sono la base per svolgere il lavoro correlato. Ha suggerito che i dipartimenti competenti accelerino la formulazione di standard di gestione, standard tecnici e standard di valutazione per il riciclaggio e il riutilizzo delle batterie usate. Incoraggiare le regioni con vantaggi industriali a formulare nuovi piani di supervisione, recupero e riciclaggio delle batterie al litio e misure di attuazione e, attraverso progetti pilota preliminari, esplorare misure di attuazione nazionali più in linea con le realtà del settore e più attuabili.