Forskerteamet til Li Mingtao fra School of Chemical Engineering ved Xi’an Jiaotong University har gjort et gjennombrudd i bruken av litium-svovel-batterier ved å designe og utvikle et katodemateriale med et todimensjonalt grafenbeskyttende lag. Dette katodematerialet har lang levetid.

2d intercalation G-C3N4/grafen-sandwich danner et flerlags hainett mellom de positive og negative elektroder på batteriet. Det kan ikke bare blokkere bevegelsen av polysulfider mellom de positive og negative elektrodene gjennom fysisk og kjemisk bruk, men også akselerere diffusjonen av litiumioner, og dermed øke levetiden til batteriet betydelig.

I mitt land er utviklingen av litium-svovelbatterier relativt sent, og den er fortsatt i laboratorieforsknings- og utviklingsstadiet, med få praktiske anvendelser. Skytteleffekten forårsaket av oppløsningen av mellomproduktet litiumsulfid under lade- og utladingsprosessen til litiumsvovelbatterier anses å være en nøkkelfaktor som begrenser dens praktiske anvendelse.

Den tidligere visepresidenten for Qinghai Dr. Li Technician Technology sa en gang at den polysulfidoppløste romfergen er det viktigste og vanskeligste litium-svovelbatteriproblemet, og relatert forbedringsarbeid er fortsatt i den innledende fasen, men han er optimistisk at litium-svovel batterier kan brukes som sekundære batterier. Med høy energitetthet har den brede utviklingsutsikter.

Sammenlignet med dagens mainstream ternære NCM, er den teoretiske spesifikke energien til svovelkatodebatteriet så høy som 2600Wh/kg, som er mer enn ti ganger så mye som det for tiden mye brukte litiumbatteriet. I tillegg er svovelreservene rikelige og rimelige, noe som kan bidra til å redusere prisen på elektriske kjøretøy drevet av litiumbatterier.

I 2016 foreslo National Development and Reform Commission et gjennombrudd innen litium-svovel batteriteknologi med en energitetthet på 300Wh/kg i “Energy Technology Revolution and Innovation Action Plan (2016-2030)”.

I motsetning til dette, i henhold til handlingstiltakene for å fremme utviklingen av bilkraftindustrien og den middels og langsiktige utviklingsplanen for bilindustrien utgitt i 2017, kan enkeltmaskin-forholdet nå mer enn 300Wh/kg innen 2020, og enkeltmaskin-forholdet kan nå 500Wh innen 2025. /kg over. Den teoretiske energitettheten til litium-svovelbatterier er større enn 500Wh/kg, så det anses å være utviklingsretningen for neste generasjon kraftlitiumbatterisystemer etter litiumbatterier.

For å løse de praktiske problemene i bruken av litium-svovelbatterier, inkludert Qian Hanlin-teamet ved University of Science and Technology of China, Wang Haihui-teamet ved South China University of Technology, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Teknologiforskningsteamet ved det kinesiske vitenskapsakademiet, vårt Xiamen University Chemical Nan Fengzheng-team og Shanghai Jiaotong University Wangs forskningsteam har gjort banebrytende fremskritt.

I oktober 2018 fant professor Wang, Yitaiqian og ulike University of Science and Technology i Kina (University of Science and Technology) at den dynamiske ytelsen til p-båndets senterposisjon for valenselektroner i forhold til Fermi-nivået er en viktig faktor i li -S-batterier Interface elektronoverføringsreaksjon. Forskerne fant at det koboltbaserte svovelbærende materialet med den minste positive polarisasjonen og den beste hastighetsytelsen har en kapasitet på 417.3 Mahg-1 selv ved 40.0 °C, som tilsvarer den nåværende høyeste effekttettheten på 137.3 kwkg-1. Forskningsresultatene ble publisert i «Joule», et internasjonalt tidsskrift for utmerkede energimaterialer.

Litium-svovel-batteri er et litiumbatteri av metall med positivt batterisystem med svovel som positiv elektrode. For å løse sikkerhetsproblemet med Li-dendritter produsert i den positive metallelektroden på Shanghai Jiaotong-universitetet, utarbeidet Wangs team en ny type litiumbatterielektrolyttløsning (ved å bruke dobbel litiumfluorsulfonimid oppløses i trietylfosfat og fluoreter med høyt flammepunkt for å oppnå mettet elektrolytt) . Sammenlignet med høykonsentrasjonselektrolytten har den nye elektrolytten lav pris og lav viskositet, forbedrer beskyttelsen av metall Li-elektroden, kan effektivt fjerne dendrittene til Li-elektroden og eliminerer potensielle sikkerhetsfarer. Samtidig forbedres sikkerhet og elektrokjemisk ytelse under høye temperaturforhold over 60°C.

I tillegg til vitenskapelig forskning, bruker batteriselskaper også litium-svovelbatterier som en av sine tekniske reserver, og krever aktivt teknologiske gjennombrudd. Blant disse børsnoterte selskapene har China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology og andre selskaper implementert litium-svovelbatteriprosjekter.

Although lithium-sulfur batteries have some problems in the process of achieving the ideal energy density, there are higher requirements for the thinness of some battery applications, such as unmanned aerial vehicles (UAV), submarines, and soldier carrying bags. For power supplies for other purposes, since weight is more important than price or life, lithium-sulfur batteries have begun to be put into practical use. The new lithium-sulfur battery developed by the British start-up company Oxis Energy can store almost twice the energy per kilogram of lithium batteries currently used in electric vehicles. However, they cannot last long and will fail after about 100 charge-discharge cycles. The goal of Oxis’s small pilot plant is to produce 10,000 to 20,000 batteries per year. It is said that the battery is packed in a thin bag the size of a mobile phone. Why do we need to promote the regeneration and recycling of power lithium batteries as soon as possible? Although my country’s lithium resources rank fourth in the world, due to the poor grade of lithium ore, the difficulty of purification, and the high cost, a large amount of lithium ore is imported every year, and the degree of foreign dependence exceeds 85%. In addition, Chinese demand has also driven the price of battery-grade lithium carbonate soaring. In recent years, the price has risen nearly three times, which has greatly increased the procurement costs of Chinese lithium battery manufacturers. On the one hand, the elimination of power lithium batteries is a precious “urban mine”. The metal content is much higher than that of ore, lithium, cobalt, nickel and other precious metals. Recycling and recycling can improve resource utilization efficiency, reduce imports, and reduce external Depend on and protect the security of the national resource strategy. Zhang Tianren said that, on the other hand, from the perspective of preventing pollution and protecting the environment, if discarded lithium batteries are not properly disposed of, they will also cause great harm to the ecological environment.

In order to better promote the recovery and reuse of lithium batteries for new energy vehicles, protect the ecological environment, and ensure the safety of national strategic resources, there are three important issues: the imperfect recycling system, the immature regeneration technology, and the weak incentive mechanism. Several aspects have put forward suggestions to promote the healthy and sustainable development of my country’s new energy automobile industry.

Å fremskynde utviklingen av standarder og samlende styringsstandarder er grunnlaget for å utføre relatert arbeid. Han foreslo at relevante avdelinger fremskynde utformingen av styringsstandarder, tekniske standarder og evalueringsstandarder for resirkulering og gjenbruk av brukte batterier. Oppmuntre regioner med industrielle fordeler til å formulere nye energilitiumbatteritilsyn, gjenvinnings- og resirkuleringsplaner og implementeringstiltak, og gjennom foreløpige piloter, utforske nasjonale implementeringstiltak som er mer i tråd med industriens realiteter og er mer operative.