शिआन जिओटोंग युनिव्हर्सिटीच्या स्कूल ऑफ केमिकल इंजिनीअरिंगमधील ली मिंगताओच्या संशोधन पथकाने लिथियम-सल्फर बॅटरीच्या वापरामध्ये द्विमितीय ग्राफीन संरक्षणात्मक थर असलेल्या कॅथोड सामग्रीची रचना आणि विकास करून यश मिळवले आहे. या कॅथोड मटेरिअलमध्ये दीर्घ सायकल आयुष्य असते.

2d इंटरकॅलेशन G-C3N4/ग्रॅफीन सँडविच बॅटरीच्या सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समध्ये बहुस्तरीय शार्क नेट बनवते. हे केवळ भौतिक आणि रासायनिक वापराद्वारे सकारात्मक आणि नकारात्मक इलेक्ट्रोड्समधील पॉलीसल्फाइड्सची हालचाल रोखू शकत नाही, तर लिथियम आयनच्या प्रसारास गती देते, ज्यामुळे बॅटरीचे चक्र आयुष्य मोठ्या प्रमाणात वाढते.

माझ्या देशात, लिथियम-सल्फर बॅटरीचा विकास तुलनेने उशीरा झाला आहे, आणि ते अजूनही प्रयोगशाळेतील संशोधन आणि विकासाच्या टप्प्यात आहे, काही व्यावहारिक अनुप्रयोगांसह. लिथियम सल्फर बॅटरीच्या चार्जिंग आणि डिस्चार्जिंग प्रक्रियेदरम्यान इंटरमीडिएट उत्पादन लिथियम सल्फाइडच्या विरघळल्यामुळे होणारा शटल प्रभाव हा त्याचा व्यावहारिक वापर मर्यादित करणारा एक महत्त्वाचा घटक मानला जातो.

किंघाईचे माजी उपाध्यक्ष डॉ. ली टेक्निशियन टेक्नॉलॉजी एकदा म्हणाले की पॉलीसल्फाइड विरघळलेली स्पेस शटल ही लिथियम-सल्फर बॅटरीची सर्वात महत्त्वाची आणि कठीण समस्या आहे आणि संबंधित सुधारणांचे काम अद्याप प्राथमिक टप्प्यात आहे, परंतु ते आशावादी आहेत की लिथियम-सल्फर बॅटरी दुय्यम बॅटरी म्हणून वापरल्या जाऊ शकतात. उच्च ऊर्जा घनतेसह, त्यात व्यापक विकासाच्या शक्यता आहेत.

सध्याच्या मुख्य प्रवाहातील टर्नरी NCM च्या तुलनेत, सल्फर कॅथोड बॅटरीची सैद्धांतिक विशिष्ट ऊर्जा 2600Wh/kg इतकी जास्त आहे, जी सध्या मोठ्या प्रमाणावर वापरल्या जाणार्‍या लिथियम बॅटरीच्या दहापट जास्त आहे. याव्यतिरिक्त, सल्फरचा साठा मुबलक आणि स्वस्त आहे, ज्यामुळे लिथियम बॅटरीद्वारे चालणाऱ्या इलेक्ट्रिक वाहनांची किंमत कमी होण्यास मदत होऊ शकते.

2016 मध्ये, राष्ट्रीय विकास आणि सुधारणा आयोगाने “ऊर्जा तंत्रज्ञान क्रांती आणि नवोन्मेष कृती योजना (300-2016)” मध्ये 2030Wh/kg ऊर्जा घनतेसह लिथियम-सल्फर बॅटरी तंत्रज्ञानामध्ये एक प्रगती प्रस्तावित केली.

याउलट, ऑटोमोटिव्ह उर्जा उद्योगाच्या विकासाला चालना देण्यासाठी कृती उपाय आणि 2017 मध्ये जारी केलेल्या ऑटोमोटिव्ह उद्योगासाठी मध्यम आणि दीर्घकालीन विकास योजनेनुसार, एकल-मशीन प्रमाण 300 पर्यंत 2020Wh/kg पेक्षा जास्त पोहोचू शकते आणि एकल-मशीन गुणोत्तर 500 पर्यंत 2025Wh पर्यंत पोहोचू शकते. /kg वर. लिथियम-सल्फर बॅटरीची सैद्धांतिक ऊर्जेची घनता 500Wh/kg पेक्षा जास्त आहे, म्हणून ही लिथियम बॅटरी नंतरच्या पॉवर लिथियम बॅटरी सिस्टमच्या पुढील पिढीच्या विकासाची दिशा मानली जाते.

लिथियम-सल्फर बॅटरीच्या वापरातील व्यावहारिक समस्यांचे निराकरण करण्यासाठी, चीनच्या विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठाच्या कियान हॅनलिन संघ, दक्षिण चीन तंत्रज्ञान विद्यापीठाच्या वांग हैहुई संघ, क्विंगदाओ ऊर्जा आणि ऊर्जा साठवण साहित्य प्रगत चायनीज ऍकॅडमी ऑफ सायन्सेसचे तंत्रज्ञान संशोधन संघ, आमचा झियामेन युनिव्हर्सिटी केमिकल नान फेंगझेंग टीम आणि शांघाय जिओटॉन्ग युनिव्हर्सिटी वांगच्या संशोधन पथकाने अतुलनीय प्रगती केली आहे.

ऑक्टोबर 2018 मध्ये, प्रोफेसर वांग, यितैकियान आणि चीनच्या विविध विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठ (विज्ञान आणि तंत्रज्ञान विद्यापीठ) यांना आढळले की फर्मी पातळीच्या सापेक्ष व्हॅलेन्स इलेक्ट्रॉनच्या पी-बँड केंद्र स्थानाची गतिमान कामगिरी हा li मध्ये एक महत्त्वाचा घटक आहे. -एस बॅटरी इंटरफेस इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण प्रतिक्रिया. संशोधकांना असे आढळून आले की कोबाल्ट-आधारित सल्फर-वाहक सामग्री सर्वात लहान सकारात्मक ध्रुवीकरण आणि सर्वोत्तम दर कामगिरीसह 417.3 Mahg-1 ची क्षमता 40.0°C वर देखील आहे, जी सध्याच्या 137.3 kwkg-1 च्या सर्वोच्च उर्जा घनतेशी संबंधित आहे. संशोधनाचे परिणाम “जौल” मध्ये प्रकाशित झाले आहेत, एक उत्कृष्ट ऊर्जा सामग्रीचे आंतरराष्ट्रीय जर्नल.

लिथियम-सल्फर बॅटरी ही धातूची लिथियम बॅटरी पॉझिटिव्ह बॅटरी सिस्टम आहे ज्यामध्ये सल्फर पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोड म्हणून आहे. शांघाय जिओटोंग विद्यापीठातील मेटल पॉझिटिव्ह इलेक्ट्रोडमध्ये उत्पादित ली डेंड्राइट्सच्या सुरक्षिततेच्या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, वांगच्या टीमने नवीन प्रकारचे लिथियम बॅटरी इलेक्ट्रोलाइट द्रावण तयार केले (दुहेरी लिथियम फ्लोरोसल्फोनिमाइड ट्रायथिल फॉस्फेटमध्ये विरघळले जाते आणि संतृप्त इलेक्ट्रोलाइट मिळविण्यासाठी हाय फ्लॅश पॉइंट फ्लोरोथेर वापरला जातो) . उच्च एकाग्रता असलेल्या इलेक्ट्रोलाइटच्या तुलनेत, नवीन इलेक्ट्रोलाइटमध्ये कमी किंमत आणि कमी चिकटपणा आहे, मेटल ली इलेक्ट्रोडचे संरक्षण वाढवते, ली इलेक्ट्रोडचे डेंड्राइट्स प्रभावीपणे काढून टाकते आणि संभाव्य सुरक्षा धोके दूर करते. त्याच वेळी, सुरक्षा आणि इलेक्ट्रोकेमिकल कार्यप्रदर्शन 60 डिग्री सेल्सियसपेक्षा जास्त तापमानाच्या परिस्थितीत सुधारले जाते.

वैज्ञानिक संशोधनाव्यतिरिक्त, बॅटरी कंपन्या लिथियम-सल्फर बॅटरीचा वापर त्यांच्या तांत्रिक साठ्यांपैकी एक म्हणून करतात, सक्रियपणे तांत्रिक प्रगतीची मागणी करतात. या सूचीबद्ध कंपन्यांमध्ये, चायना न्यूक्लियर टायटॅनियम डायऑक्साइड, तिबेट अर्बन इन्व्हेस्टमेंट, जिनलू ग्रुप, गुओक्सुन हाय-टेक, ड्रीम व्हिजन टेक्नॉलॉजी आणि इतर कंपन्यांनी लिथियम-सल्फर बॅटरी प्रकल्प तैनात केले आहेत.

जरी लिथियम-सल्फर बॅटरींना आदर्श ऊर्जा घनता प्राप्त करण्याच्या प्रक्रियेत काही समस्या येत असल्या तरी, काही बॅटरी ऍप्लिकेशन्सच्या पातळपणासाठी उच्च आवश्यकता आहेत, जसे की मानवरहित हवाई वाहने (UAV), पाणबुड्या आणि सैनिक वाहून नेणाऱ्या पिशव्या. इतर कारणांसाठी वीज पुरवठ्यासाठी, किंमत किंवा जीवनापेक्षा वजन अधिक महत्त्वाचे असल्याने, लिथियम-सल्फर बॅटरी व्यावहारिक वापरात आणल्या जाऊ लागल्या आहेत. ब्रिटीश स्टार्ट-अप कंपनी ऑक्सिस एनर्जीने विकसित केलेली नवीन लिथियम-सल्फर बॅटरी सध्या इलेक्ट्रिक वाहनांमध्ये वापरल्या जाणार्‍या प्रति किलोग्रॅम लिथियम बॅटरीच्या जवळपास दुप्पट ऊर्जा साठवू शकते. तथापि, ते जास्त काळ टिकू शकत नाहीत आणि सुमारे 100 चार्ज-डिस्चार्ज चक्रांनंतर अयशस्वी होतील. ऑक्सिसच्या छोट्या पायलट प्लांटचे उद्दिष्ट प्रति वर्ष 10,000 ते 20,000 बॅटरी तयार करण्याचे आहे. मोबाईल फोनच्या आकाराच्या पातळ पिशवीत बॅटरी पॅक केल्याचे सांगितले जाते. आम्हाला शक्य तितक्या लवकर पॉवर लिथियम बॅटरीच्या पुनर्जन्म आणि पुनर्वापराला प्रोत्साहन देण्याची आवश्यकता का आहे? माझ्या देशाची लिथियम संसाधने जगात चौथ्या क्रमांकावर असली तरी, लिथियम धातूच्या खराब दर्जामुळे, शुद्धीकरणाची अडचण आणि उच्च खर्चामुळे, दरवर्षी मोठ्या प्रमाणात लिथियम धातूची आयात केली जाते आणि परदेशी अवलंबित्व 85% पेक्षा जास्त आहे. . याव्यतिरिक्त, चीनी मागणीमुळे बॅटरी-ग्रेड लिथियम कार्बोनेटच्या किंमतीही वाढल्या आहेत. अलिकडच्या वर्षांत, किंमत जवळजवळ तीन वेळा वाढली आहे, ज्यामुळे चीनी लिथियम बॅटरी उत्पादकांच्या खरेदी खर्चात मोठ्या प्रमाणात वाढ झाली आहे. एकीकडे, पॉवर लिथियम बॅटरी काढून टाकणे ही एक मौल्यवान “शहरी खाण” आहे. धातूचे प्रमाण अयस्क, लिथियम, कोबाल्ट, निकेल आणि इतर मौल्यवान धातूंपेक्षा खूप जास्त आहे. पुनर्वापर आणि पुनर्वापरामुळे संसाधनांच्या वापराची कार्यक्षमता सुधारू शकते, आयात कमी होऊ शकते आणि राष्ट्रीय संसाधन धोरणाच्या सुरक्षिततेवर अवलंबून राहणे आणि संरक्षण करणे कमी होऊ शकते. झांग टियानरेन म्हणाले की, दुसरीकडे, प्रदूषण रोखण्याच्या आणि पर्यावरणाचे रक्षण करण्याच्या दृष्टीकोनातून, टाकून दिलेल्या लिथियम बॅटरीची योग्य प्रकारे विल्हेवाट लावली नाही, तर त्या पर्यावरणीय पर्यावरणालाही मोठी हानी पोहोचवतील.

नवीन ऊर्जा वाहनांसाठी लिथियम बॅटरीच्या पुनर्प्राप्ती आणि पुनर्वापराला प्रोत्साहन देण्यासाठी, पर्यावरणीय पर्यावरणाचे रक्षण करण्यासाठी आणि राष्ट्रीय धोरणात्मक संसाधनांची सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी, तीन महत्त्वाचे मुद्दे आहेत: अपूर्ण पुनर्वापर प्रणाली, अपरिपक्व पुनर्जन्म तंत्रज्ञान आणि कमकुवत. प्रोत्साहन यंत्रणा. माझ्या देशाच्या नवीन ऊर्जा ऑटोमोबाईल उद्योगाच्या निरोगी आणि शाश्वत विकासाला चालना देण्यासाठी अनेक पैलूंनी सूचना मांडल्या आहेत.

मानकांच्या विकासाला गती देणे आणि व्यवस्थापन मानके एकत्रित करणे हे संबंधित काम करण्यासाठी आधार आहेत. त्यांनी सुचवले की संबंधित विभागांनी वापरलेल्या बॅटरीच्या पुनर्वापरासाठी आणि पुनर्वापरासाठी व्यवस्थापन मानके, तांत्रिक मानके आणि मूल्यमापन मानके तयार करण्यास गती द्यावी. नवीन ऊर्जा लिथियम बॅटरी पर्यवेक्षण, पुनर्प्राप्ती आणि पुनर्वापर योजना आणि अंमलबजावणी उपाय तयार करण्यासाठी औद्योगिक फायदे असलेल्या प्रदेशांना प्रोत्साहित करा आणि प्राथमिक पायलटद्वारे, राष्ट्रीय अंमलबजावणी उपाय एक्सप्लोर करा जे उद्योग वास्तविकतेशी अधिक सुसंगत आहेत आणि अधिक कार्यान्वित आहेत.