西安交通大学化学工学部のLiMingtaoの研究チームは、XNUMX次元グラフェン保護層を備えたカソード材料を設計および開発することにより、リチウム硫黄電池の用途に飛躍的な進歩を遂げました。 この陰極材料は長いサイクル寿命を持っています。

2dインターカレーションG-C3N4 /グラフェンサンドイッチは、バッテリーの正極と負極の間に多層シャークネットを形成します。 物理的および化学的用途を通じて正極と負極の間の多硫化物の移動をブロックするだけでなく、リチウムイオンの拡散を加速し、それによってバッテリーのサイクル寿命を大幅に延ばすことができます。

私の国では、リチウム硫黄電池の開発は比較的遅れており、まだ実験室での研究開発段階にあり、実用化はほとんどありません。 リチウム硫黄電池の充放電過程での中間生成物である硫化リチウムの溶解によるシャトル効果は、その実用化を制限する重要な要因であると考えられています。

Qinghai Dr. Li Technician Technologyの前副社長はかつて、多硫化物溶解スペースシャトルが最も重要で困難なリチウム硫黄電池の問題であり、関連する改善作業はまだ初期段階であると述べましたが、彼はリチウム硫黄について楽観的です電池は二次電池として使用できます。 エネルギー密度が高く、幅広い開発の見通しがあります。

現在の主流の三元電池と比較すると、硫黄陰極電池の理論比エネルギーは2600Wh / kgと高く、現在広く使用されているリチウム電池のXNUMX倍以上です。 さらに、硫黄の埋蔵量は豊富で安価であるため、リチウム電池を搭載した電気自動車の価格を下げることができます。

2016年、国家開発改革委員会は、「エネルギー技術革命と革新行動計画（300-2016）」で、エネルギー密度2030Wh / kgのリチウム硫黄電池技術の飛躍的進歩を提案しました。

対照的に、2017年に発表された自動車電力産業の発展を促進するための行動措置および自動車産業の中長期開発計画によれば、単一機械の比率は300年までに2020Wh / kgを超える可能性があり、単一マシンの比率は、500年までに2025Whに達する可能性があります。/kg上記。 リチウム硫黄電池の理論エネルギー密度は500Wh / kgを超えており、リチウム電池に続く次世代のパワーリチウム電池システムの開発の方向性と考えられています。

中国科学技術大学のQianHanlinチーム、中国科学技術大学のWang Haihuiチーム、Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advancedなど、リチウム硫黄電池のアプリケーションにおける実際的な問題を解決するために中国科学院の技術研究チーム、厦門大学化学南鳳正チーム、上海嘉通大学王の研究チームは画期的な進歩を遂げました。

2018年417.3月、王教授、Yitaiqian、および中国のさまざまな科学技術大学（科学技術大学）は、フェルミ準位に対する価電子のpバンド中心位置の動的性能がliの重要な要因であることを発見しました。 -S電池界面電子移動反応。 研究者らは、正の分極が最小で最高のレート性能を備えたコバルトベースの硫黄運搬材料は、1°Cでも40.0 Mahg-137.3の容量を持ち、これは現在の最高電力密度1kwkg-XNUMXに相当することを発見しました。 研究成果は、優れたエネルギー材料の国際ジャーナル「ジュール」に掲載されました。

リチウム硫黄電池は、硫黄を正極とする金属リチウム電池の正極電池システムです。 上海嘉通大学の金属正極で生成されたLiデンドライトの安全性の問題を解決するために、Wangのチームは新しいタイプのリチウム電池電解質溶液を準備しました（二重リチウムフルオロスルホンイミドをトリエチルホスフェートと高引火点フルオロエーテルに溶解して飽和電解質を得ます） 。 高濃度電解液と比較して、新しい電解液は低コストで低粘度であり、金属Li電極の保護を強化し、Li電極のデンドライトを効果的に除去でき、潜在的な安全上の問題を排除します。 同時に、60°Cを超える高温条件下で安全性と電気化学的性能が向上します。

科学的研究に加えて、電池会社はまた、技術的予備力のXNUMXつとしてリチウム硫黄電池を使用しており、技術的な進歩を積極的に要求しています。 これらの上場企業の中で、中国核二酸化チタン、チベットアーバンインベストメント、ジンルーグループ、グオクンハイテク、ドリームビジョンテクノロジーなどの企業がリチウム硫黄電池プロジェクトを展開しています。

リチウム硫黄電池は、理想的なエネルギー密度を達成する過程でいくつかの問題がありますが、無人航空機（UAV）、潜水艦、兵士のキャリーバッグなどの一部の電池アプリケーションの薄さには、より高い要件があります。 他の目的の電源については、価格や寿命よりも重量が重要であるため、リチウム硫黄電池が実用化され始めています。 英国の新興企業であるOxisEnergyが開発した新しいリチウム硫黄電池は、現在電気自動車で使用されているリチウム電池100キログラムあたり約10,000倍のエネルギーを蓄えることができます。 ただし、それらは長く続くことはできず、約20,000回の充放電サイクル後に失敗します。 Oxisの小規模パイロットプラントの目標は、年間85〜XNUMX個のバッテリーを生産することです。 バッテリーは携帯電話サイズの薄い袋に詰められていると言われています。 パワーリチウム電池の再生とリサイクルをできるだけ早く推進する必要があるのはなぜですか？ 我が国のリチウム資源は世界第XNUMX位ですが、リチウム鉱石の品位が悪く、精製が難しく、コストが高いため、毎年大量のリチウム鉱石が輸入されており、外国依存度はXNUMX％を超えています。 。 さらに、中国の需要もバッテリーグレードの炭酸リチウムの価格を高騰させています。 近年、価格はXNUMX倍近く上昇しており、中国のリチウム電池メーカーの調達コストが大幅に上昇しています。 一方で、パワーリチウム電池の廃止は貴重な「都市鉱山」です。 金属含有量は、鉱石、リチウム、コバルト、ニッケル、その他の貴金属よりもはるかに高くなっています。 リサイクルとリサイクルは、資源利用効率を改善し、輸入を減らし、外部に依存を減らし、国家資源戦略の安全を守ることができます。 一方、張天連氏は、汚染防止と環境保護の観点から、廃棄されたリチウム電池を適切に廃棄しないと、生態環境に大きな害を及ぼすと述べた。

新エネルギー車用リチウム電池の回収と再利用を促進し、生態環境を保護し、国の戦略的資源の安全を確保するためには、不完全なリサイクルシステム、未熟な再生技術、そして弱いものというXNUMXつの重要な問題があります。インセンティブメカニズム。 いくつかの側面が、私の国の新エネルギー自動車産業の健全で持続可能な発展を促進するための提案を提唱しています。

標準の開発をスピードアップし、管理標準を統一することは、関連する作業を実行するための基礎です。 彼は、関連部門が使用済みバッテリーのリサイクルと再利用のための管理基準、技術基準、評価基準の策定をスピードアップすることを提案しました。 産業上の利点を持つ地域に、新エネルギーリチウム電池の監視、回収、リサイクルの計画と実施措置を策定するよう奨励し、予備パイロットを通じて、業界の現実に沿った、より運用可能な国の実施措置を検討します。