Echipa de cercetare a lui Li Mingtao de la Școala de Inginerie Chimică a Universității Xi’an Jiaotong a făcut o descoperire în aplicarea bateriilor cu litiu-sulf prin proiectarea și dezvoltarea unui material catod cu un strat protector bidimensional de grafen. Acest material catodic are un ciclu de viață lung.

Intercalarea 2d G-C3N4/sandvișul grafen formează o plasă de rechini multistrat între electrozii pozitivi și negativi ai bateriei. Nu numai că poate bloca mișcarea polisulfurilor între electrozii pozitivi și negativi prin utilizări fizice și chimice, dar și accelerează difuzia ionilor de litiu, crescând astfel foarte mult durata de viață a bateriei.

În țara mea, dezvoltarea bateriilor cu litiu-sulf este relativ târziu și se află încă în stadiul de cercetare și dezvoltare de laborator, cu puține aplicații practice. Efectul de navetă cauzat de dizolvarea produsului intermediar sulfură de litiu în timpul procesului de încărcare și descărcare a bateriilor cu sulf de litiu este considerat a fi un factor cheie care limitează aplicarea sa practică.

Fostul vicepreședinte al Qinghai Dr. Li Technician Technology a spus odată că naveta spațială dizolvată cu polisulfură este cea mai importantă și dificilă problemă a bateriei cu litiu-sulf, iar lucrările de îmbunătățire aferente sunt încă în stadiul inițial, dar este optimist că litiu-sulf bateriile pot fi folosite ca baterii secundare. Cu o densitate mare de energie, are perspective largi de dezvoltare.

În comparație cu curentul NCM ternar curent, energia specifică teoretică a bateriei cu catod cu sulf este de până la 2600Wh/kg, care este de peste zece ori mai mare decât a bateriei cu litiu utilizată pe scară largă în prezent. În plus, rezervele de sulf sunt abundente și ieftine, ceea ce poate contribui la reducerea prețului vehiculelor electrice alimentate cu baterii cu litiu.

În 2016, Comisia Națională pentru Dezvoltare și Reformă a propus o descoperire în tehnologia bateriilor cu litiu-sulf cu o densitate de energie de 300Wh/kg în „Planul de acțiune pentru inovare și revoluție în tehnologie energetică (2016-2030)”.

În schimb, conform Măsurilor de acțiune pentru promovarea dezvoltării industriei de energie auto și a Planului de dezvoltare pe termen mediu și lung pentru industria de automobile lansate în 2017, raportul pentru o singură mașină poate ajunge la mai mult de 300Wh/kg până în 2020 și raportul cu o singură mașină poate ajunge la 500Wh până în 2025. /kg mai sus. Densitatea teoretică de energie a bateriilor cu litiu-sulf este mai mare de 500Wh/kg, deci este considerată direcția de dezvoltare a următoarei generații de sisteme de baterii cu litiu de putere după bateriile cu litiu.

Pentru a rezolva problemele practice în aplicarea bateriilor cu litiu-sulf, inclusiv echipa Qian Hanlin a Universității de Știință și Tehnologie din China, echipa Wang Haihui a Universității de Tehnologie din China de Sud, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Echipa de cercetare tehnologică a Academiei Chineze de Științe, echipa noastră de chimie Nan Fengzheng de la Universitatea Xiamen și echipa de cercetare a Universității Jiaotong din Shanghai Wang a făcut progrese inovatoare.

În octombrie 2018, profesorul Wang, Yitaiqian și diverse Universități de Știință și Tehnologie din China (Universitatea de Știință și Tehnologie) au descoperit că performanța dinamică a poziției centrale a benzii p a electronilor de valență în raport cu nivelul Fermi este un factor important în li -S baterii Interfață reacție de transfer de electroni. Cercetătorii au descoperit că materialul purtător de sulf pe bază de cobalt cu cea mai mică polarizare pozitivă și cea mai bună performanță de rată are o capacitate de 417.3 Mahg-1 chiar și la 40.0 ° C, ceea ce corespunde cu cea mai mare densitate de putere actuală de 137.3 kwkg-1. Rezultatele cercetării au fost publicate în „Joule”, un jurnal internațional de materiale energetice excelente.

Bateria cu litiu-sulf este un sistem de baterii pozitive din metal cu litiu cu sulf ca electrod pozitiv. Pentru a rezolva problema de siguranță a dendritelor Li produse în electrodul metalic pozitiv de la Universitatea Jiaotong din Shanghai, echipa lui Wang a pregătit un nou tip de soluție de electrolit a bateriei cu litiu (folosind fluorosulfonimidă de litiu dublă este dizolvată în trietil fosfat și fluoroeter cu punct de aprindere ridicat pentru a obține electrolit saturat) . În comparație cu electrolitul cu concentrație ridicată, noul electrolit are un cost scăzut și o vâscozitate scăzută, îmbunătățește protecția electrodului metalic Li, poate îndepărta eficient dendritele electrodului Li și elimină potențialele pericole de siguranță. În același timp, siguranța și performanța electrochimică sunt îmbunătățite în condiții de temperatură ridicată peste 60°C.

Pe lângă cercetarea științifică, companiile de baterii folosesc și baterii cu litiu-sulf ca una dintre rezervele lor tehnice, solicitând în mod activ descoperiri tehnologice. Printre aceste companii listate, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology și alte companii au implementat proiecte de baterii cu litiu-sulf.

Deși bateriile cu litiu-sulf au unele probleme în procesul de atingere a densității energetice ideale, există cerințe mai mari pentru subțirerea unor aplicații ale bateriilor, cum ar fi vehiculele aeriene fără pilot (UAV), submarinele și sacii de transport pentru soldați. Pentru sursele de alimentare pentru alte scopuri, deoarece greutatea este mai importantă decât prețul sau durata de viață, bateriile cu litiu-sulf au început să fie folosite în practică. Noua baterie cu litiu-sulf dezvoltată de start-up-ul britanic Oxis Energy poate stoca aproape de două ori mai multă energie per kilogram de baterii cu litiu utilizate în prezent în vehiculele electrice. Cu toate acestea, ele nu pot dura mult și vor eșua după aproximativ 100 de cicluri de încărcare-descărcare. Scopul fabricii pilot mici a Oxis este de a produce între 10,000 și 20,000 de baterii pe an. Se spune că bateria este ambalată într-o pungă subțire de dimensiunea unui telefon mobil. De ce trebuie să promovăm regenerarea și reciclarea bateriilor cu litiu de putere cât mai curând posibil? Deși resursele de litiu ale țării mele ocupă locul patru în lume, din cauza gradului slab al minereului de litiu, a dificultății de purificare și a costului ridicat, o cantitate mare de minereu de litiu este importată în fiecare an, iar gradul de dependență externă depășește 85% . În plus, cererea chineză a determinat, de asemenea, creșterea prețului carbonatului de litiu pentru baterii. În ultimii ani, prețul a crescut de aproape trei ori, ceea ce a crescut foarte mult costurile de achiziție ale producătorilor chinezi de baterii cu litiu. Pe de o parte, eliminarea bateriilor cu litiu de putere este o „mină urbană” prețioasă. Conținutul de metal este mult mai mare decât cel de minereu, litiu, cobalt, nichel și alte metale prețioase. Reciclarea și reciclarea pot îmbunătăți eficiența utilizării resurselor, pot reduce importurile și pot reduce dependența externă și protejează securitatea strategiei naționale de resurse. Zhang Tianren a spus că, pe de altă parte, din perspectiva prevenirii poluării și a protejării mediului înconjurător, dacă bateriile cu litiu aruncate nu sunt eliminate în mod corespunzător, vor provoca, de asemenea, un mare prejudiciu mediului ecologic.

Pentru a promova mai bine recuperarea și reutilizarea bateriilor cu litiu pentru vehiculele cu energie nouă, pentru a proteja mediul ecologic și pentru a asigura siguranța resurselor strategice naționale, există trei probleme importante: sistemul de reciclare imperfect, tehnologia de regenerare imatură și cea slabă. mecanism de stimulare. Mai multe aspecte au prezentat sugestii pentru a promova dezvoltarea sănătoasă și durabilă a industriei auto cu energie nouă a țării mele.

Accelerarea elaborării standardelor și unificarea standardelor de management stau la baza desfășurării lucrărilor conexe. El a sugerat ca departamentele relevante să accelereze formularea standardelor de management, standardelor tehnice și standardelor de evaluare pentru reciclarea și reutilizarea bateriilor uzate. Încurajarea regiunilor cu avantaje industriale să formuleze noi planuri de supraveghere, recuperare și reciclare a bateriilor cu litiu energetic și măsuri de implementare și, prin intermediul unor proiecte pilot preliminare, să exploreze măsurile naționale de implementare care sunt mai în concordanță cu realitățile din industrie și sunt mai operabile.