Pasukan penyelidik Li Mingtao dari Sekolah Kejuruteraan Kimia Universiti Xi’an Jiaotong telah membuat satu kejayaan dalam aplikasi bateri litium-sulfur dengan mereka bentuk dan membangunkan bahan katod dengan lapisan pelindung graphene dua dimensi. Bahan katod ini mempunyai hayat kitaran yang panjang.

Sandwic interkalasi 2d G-C3N4/graphene membentuk jaring jerung berbilang lapisan antara elektrod positif dan negatif bateri. Ia bukan sahaja boleh menyekat pergerakan polisulfida antara elektrod positif dan negatif melalui penggunaan fizikal dan kimia, tetapi juga mempercepatkan penyebaran ion litium, sekali gus meningkatkan hayat kitaran bateri.

Di negara saya, pembangunan bateri litium-sulfur agak lewat, dan ia masih dalam peringkat penyelidikan dan pembangunan makmal, dengan beberapa aplikasi praktikal. Kesan ulang-alik yang disebabkan oleh pembubaran litium sulfida produk perantaraan semasa proses pengecasan dan nyahcas bateri litium sulfur dianggap sebagai faktor utama yang mengehadkan penggunaan praktikalnya.

Bekas naib presiden Qinghai Dr. Li Technician Technology pernah berkata bahawa pesawat ulang-alik terlarut polisulfida adalah masalah bateri litium-sulfur yang paling penting dan sukar, dan kerja penambahbaikan yang berkaitan masih dalam peringkat awal, tetapi dia optimis bahawa litium-sulfur bateri boleh digunakan sebagai bateri sekunder. Dengan ketumpatan tenaga yang tinggi, ia mempunyai prospek pembangunan yang luas.

Berbanding dengan NCM ternary arus perdana semasa, tenaga khusus teori bagi bateri katod sulfur adalah setinggi 2600Wh/kg, iaitu lebih daripada sepuluh kali ganda daripada bateri litium yang digunakan secara meluas. Selain itu, rizab sulfur adalah banyak dan murah, yang boleh membantu mengurangkan harga kenderaan elektrik yang dikuasakan oleh bateri litium.

Pada 2016, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara mencadangkan satu kejayaan dalam teknologi bateri litium-sulfur dengan ketumpatan tenaga 300Wj/kg dalam “Pelan Tindakan Revolusi dan Inovasi Teknologi Tenaga (2016-2030)”.

Sebaliknya, menurut Langkah-langkah Tindakan untuk Menggalakkan Pembangunan Industri Tenaga Automotif dan Pelan Pembangunan Jangka Sederhana dan Panjang bagi Industri Automotif yang dikeluarkan pada 2017, nisbah mesin tunggal boleh mencapai lebih daripada 300Wj/kg menjelang 2020, dan nisbah mesin tunggal boleh mencapai 500Wh menjelang 2025. /kg di atas. Ketumpatan tenaga teori bagi bateri litium-sulfur adalah lebih besar daripada 500Wh/kg, jadi ia dianggap sebagai hala tuju pembangunan sistem bateri litium kuasa generasi seterusnya selepas bateri litium.

Untuk menyelesaikan masalah praktikal dalam penggunaan bateri litium-sulfur, termasuk pasukan Qian Hanlin dari Universiti Sains dan Teknologi China, pasukan Wang Haihui dari Universiti Teknologi China Selatan, Tenaga Qingdao dan Bahan Penyimpanan Tenaga Termaju Pasukan Penyelidikan Teknologi Akademi Sains China, pasukan Kimia Universiti Xiamen Nan Fengzheng kami dan pasukan penyelidik Shanghai Jiaotong University Wang telah mencapai kemajuan yang cemerlang.

Pada Oktober 2018, Profesor Wang, Yitaiqian dan pelbagai Universiti Sains dan Teknologi China (Universiti Sains dan Teknologi) mendapati bahawa prestasi dinamik kedudukan pusat jalur-p elektron valens berbanding tahap Fermi adalah faktor penting dalam li Bateri -S antara muka tindak balas pemindahan elektron. Para penyelidik mendapati bahawa bahan pembawa sulfur berasaskan kobalt dengan polarisasi positif terkecil dan prestasi kadar terbaik mempunyai kapasiti 417.3 Mahg-1 walaupun pada 40.0°C, yang sepadan dengan ketumpatan kuasa tertinggi semasa iaitu 137.3 kwkg-1. Hasil penyelidikan telah diterbitkan dalam “Joule”, jurnal antarabangsa bahan tenaga yang sangat baik.

Bateri litium-sulfur ialah sistem bateri positif bateri litium logam dengan sulfur sebagai elektrod positif. Untuk menyelesaikan masalah keselamatan dendrit Li yang dihasilkan dalam elektrod positif logam di Shanghai Jiaotong University, pasukan Wang menyediakan jenis larutan elektrolit bateri litium baharu (menggunakan Lithium fluorosulfonimide berganda dilarutkan dalam trietil fosfat dan fluoroeter takat kilat tinggi untuk mendapatkan elektrolit tepu) . Berbanding dengan elektrolit berkepekatan tinggi, elektrolit baharu mempunyai kos rendah dan kelikatan yang rendah, meningkatkan perlindungan elektrod logam Li, boleh mengeluarkan dendrit elektrod Li dengan berkesan, dan menghapuskan potensi bahaya keselamatan. Pada masa yang sama, prestasi keselamatan dan elektrokimia dipertingkatkan dalam keadaan suhu tinggi melebihi 60°C.

Selain penyelidikan saintifik, syarikat bateri juga menggunakan bateri litium-sulfur sebagai salah satu rizab teknikal mereka, secara aktif menuntut penemuan teknologi. Antara syarikat tersenarai ini, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology dan syarikat lain telah menggunakan projek bateri litium-sulfur.

Walaupun bateri litium-sulfur mempunyai beberapa masalah dalam proses mencapai ketumpatan tenaga yang ideal, terdapat keperluan yang lebih tinggi untuk kenipisan beberapa aplikasi bateri, seperti kenderaan udara tanpa pemandu (UAV), kapal selam dan beg pembawa askar. Untuk bekalan kuasa untuk tujuan lain, memandangkan berat lebih penting daripada harga atau hayat, bateri litium-sulfur telah mula digunakan secara praktikal. Bateri litium-sulfur baharu yang dibangunkan oleh syarikat permulaan British Oxis Energy boleh menyimpan hampir dua kali ganda tenaga bagi setiap kilogram bateri litium yang kini digunakan dalam kenderaan elektrik. Walau bagaimanapun, ia tidak boleh bertahan lama dan akan gagal selepas kira-kira 100 kitaran cas-nyahcas. Matlamat loji perintis kecil Oxis adalah untuk menghasilkan 10,000 hingga 20,000 bateri setahun. Dikatakan bateri itu dibungkus dalam beg nipis sebesar telefon bimbit. Mengapakah kita perlu mempromosikan penjanaan semula dan kitar semula bateri litium kuasa secepat mungkin? Walaupun sumber litium negara saya menduduki tempat keempat di dunia, disebabkan gred bijih litium yang lemah, kesukaran penulenan, dan kos yang tinggi, sejumlah besar bijih litium diimport setiap tahun, dan tahap pergantungan asing melebihi 85% . Di samping itu, permintaan China juga telah mendorong harga litium karbonat gred bateri melonjak. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, harga telah meningkat hampir tiga kali ganda, yang telah meningkatkan kos perolehan pengeluar bateri litium China. Di satu pihak, penghapusan bateri litium kuasa adalah “lombong bandar” yang berharga. Kandungan logam jauh lebih tinggi daripada bijih, litium, kobalt, nikel dan logam berharga lain. Kitar semula dan kitar semula boleh meningkatkan kecekapan penggunaan sumber, mengurangkan import dan mengurangkan Pergantungan luaran dan melindungi keselamatan strategi sumber negara. Zhang Tianren berkata, sebaliknya, dari perspektif mencegah pencemaran dan melindungi alam sekitar, jika bateri litium yang dibuang tidak dilupuskan dengan betul, ia juga akan menyebabkan kemudaratan besar kepada persekitaran ekologi.

Untuk menggalakkan pemulihan dan penggunaan semula bateri litium dengan lebih baik untuk kenderaan tenaga baharu, melindungi persekitaran ekologi, dan memastikan keselamatan sumber strategik negara, terdapat tiga isu penting: sistem kitar semula yang tidak sempurna, teknologi penjanaan semula yang tidak matang dan yang lemah. mekanisme insentif. Beberapa aspek telah mengemukakan cadangan untuk menggalakkan pembangunan yang sihat dan mampan bagi industri automobil tenaga baharu negara saya.

Mempercepatkan pembangunan piawaian dan menyatukan piawaian pengurusan adalah asas untuk menjalankan kerja berkaitan. Beliau mencadangkan jabatan berkaitan mempercepatkan penggubalan piawaian pengurusan, piawaian teknikal dan piawaian penilaian untuk kitar semula dan penggunaan semula bateri terpakai. Galakkan kawasan yang mempunyai kelebihan perindustrian untuk merumuskan rancangan penyeliaan bateri litium tenaga baharu, pemulihan dan kitar semula serta langkah pelaksanaan, dan melalui perintis awal, terokai langkah pelaksanaan negara yang lebih selari dengan realiti industri dan lebih mudah dikendalikan.