Исследовательская группа Ли Минтао из школы химической инженерии Сианьского университета Цзяотун совершила прорыв в применении литий-серных батарей, спроектировав и разработав катодный материал с двумерным защитным слоем из графена. Этот катодный материал имеет длительный срок службы.

2d интеркаляция G-C3N4 / графеновый сэндвич образует многослойную сеть из акул между положительным и отрицательным электродами батареи. Он может не только блокировать движение полисульфидов между положительным и отрицательным электродами за счет физических и химических применений, но также ускорять диффузию ионов лития, тем самым значительно увеличивая срок службы батареи.

В моей стране разработка литий-серных батарей относительно поздно, и она все еще находится на стадии лабораторных исследований и разработок с небольшим количеством практических применений. Эффект челнока, вызванный растворением промежуточного продукта сульфида лития в процессе зарядки и разрядки литиево-серных батарей, считается ключевым фактором, ограничивающим его практическое применение.

Бывший вице-президент Qinghai доктор Ли, технический специалист по технологиям, однажды сказал, что космический шаттл с растворенным полисульфидом является наиболее важной и сложной проблемой литий-серных батарей, и соответствующие работы по усовершенствованию все еще находятся на начальной стадии, но он с оптимизмом смотрит на то, что литий-сера батареи можно использовать как вторичные батареи. Обладая высокой плотностью энергии, он имеет широкие перспективы развития.

По сравнению с текущим распространенным тройным NCM, теоретическая удельная энергия сернокатодной батареи достигает 2600 Втч / кг, что более чем в десять раз больше, чем у широко используемой в настоящее время литиевой батареи. Кроме того, запасы серы велики и недороги, что может помочь снизить стоимость электромобилей, работающих от литиевых батарей.

В 2016 году Национальная комиссия по развитию и реформе предложила прорыв в технологии литий-серных батарей с плотностью энергии 300 Втч / кг в «Плане действий по революции и инновациям в области энергетики (2016–2030 годы)».

Напротив, в соответствии с Мерами действий по содействию развитию автомобильной энергетики и Среднесрочным и долгосрочным планом развития автомобильной промышленности, выпущенным в 2017 году, коэффициент мощности одной машины может достигнуть более 300 Втч / кг к 2020 году, и коэффициент мощности одной машины может достигнуть 500 Втч к 2025 г. / кг и выше. Теоретическая плотность энергии литий-серных батарей превышает 500 Втч / кг, поэтому она считается направлением развития следующего поколения систем силовых литиевых батарей после литиевых батарей.

Для решения практических задач по применению литий-серных батарей, в том числе команда Qian Hanlin из Научно-технического университета Китая, команда Wang Haihui из Южно-Китайского технологического университета, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Группа технологических исследований Китайской академии наук, команда химиков из Университета Сямэнь Нан Фэнчжэн и группа исследователей Ваня из Шанхайского университета Цзяотун добились значительного прогресса.

В октябре 2018 года профессор Ван, Итайцянь и различные научно-технические университеты Китая (Университет науки и технологий) обнаружили, что динамические характеристики положения центра p-зоны валентных электронов относительно уровня Ферми являются важным фактором, влияющим на li. -S батареи. Интерфейсная реакция переноса электрона. Исследователи обнаружили, что несущий серу материал на основе кобальта с наименьшей положительной поляризацией и лучшими характеристиками имеет емкость 417.3 Mahg-1 даже при 40.0 ° C, что соответствует самой высокой плотности мощности в настоящее время 137.3 кВт / кг. Результаты исследования были опубликованы в международном журнале превосходных энергетических материалов «Джоуль».

Литий-серная батарея – это система положительной металлической литиевой батареи с серой в качестве положительного электрода. Чтобы решить проблему безопасности дендритов лития, образующихся в металлическом положительном электроде в Шанхайском университете Цзяотун, команда Вана подготовила новый тип раствора электролита литиевой батареи (с использованием двойного фторсульфонимида лития, растворенного в триэтилфосфате и фторэфире с высокой температурой вспышки для получения насыщенного электролита) . По сравнению с электролитом с высокой концентрацией, новый электролит имеет низкую стоимость и низкую вязкость, усиливает защиту металлического Li-электрода, может эффективно удалять дендриты Li-электрода и устраняет потенциальную угрозу безопасности. В то же время безопасность и электрохимические характеристики улучшаются в условиях высоких температур выше 60 ° C.

Помимо научных исследований, аккумуляторные компании также используют литий-серные батареи в качестве одного из своих технических резервов, активно требуя технологических прорывов. Среди перечисленных компаний China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology и другие компании реализовали проекты литий-серных батарей.

Хотя у литий-серных батарей есть некоторые проблемы в процессе достижения идеальной плотности энергии, существуют более высокие требования к тонкости некоторых аккумуляторных приложений, таких как беспилотные летательные аппараты (БПЛА), подводные лодки и сумки для переноски солдат. Для источников питания для других целей, поскольку вес важнее цены или срока службы, литий-серные батареи начали находить практическое применение. Новая литий-серная батарея, разработанная британской начинающей компанией Oxis Energy, может хранить почти вдвое больше энергии на килограмм литиевых батарей, используемых в настоящее время в электромобилях. Однако они не могут прослужить долго и выйдут из строя примерно через 100 циклов заряда-разряда. Цель небольшого экспериментального завода Oxis – производить от 10,000 20,000 до 85 XNUMX батарей в год. Говорят, что аккумулятор упакован в тонкую сумку размером с мобильный телефон. Почему нам нужно как можно скорее способствовать регенерации и переработке литиевых батарей? Хотя литиевые ресурсы моей страны занимают четвертое место в мире из-за плохого качества литиевой руды, сложности очистки и высокой стоимости, большое количество литиевой руды импортируется каждый год, а степень иностранной зависимости превышает XNUMX%. . Кроме того, спрос в Китае привел к резкому росту цен на карбонат лития для аккумуляторных батарей. За последние годы цена выросла почти в три раза, что значительно увеличило закупочные расходы китайских производителей литиевых батарей. С одной стороны, отказ от силовых литиевых батарей – это ценная «городская шахта». Содержание металла намного выше, чем у руды, лития, кобальта, никеля и других драгоценных металлов. Переработка и переработка могут повысить эффективность использования ресурсов, сократить импорт и уменьшить внешнюю зависимость и защитить безопасность национальной стратегии в отношении ресурсов. Чжан Тяньжэнь сказал, что, с другой стороны, с точки зрения предотвращения загрязнения и защиты окружающей среды, если выброшенные литиевые батареи не утилизируются должным образом, они также нанесут большой вред экологической среде.

Чтобы лучше способствовать восстановлению и повторному использованию литиевых батарей в транспортных средствах на новой энергии, защищать экологическую среду и обеспечивать безопасность национальных стратегических ресурсов, есть три важных вопроса: несовершенная система рециркуляции, незрелая технология регенерации и слабая механизм стимулирования. Некоторые аспекты выдвинули предложения по содействию здоровому и устойчивому развитию новой энергетической автомобильной промышленности моей страны.

Ускорение разработки стандартов и унификация стандартов управления – основа для выполнения сопутствующих работ. Он предложил соответствующим департаментам ускорить разработку стандартов управления, технических стандартов и стандартов оценки переработки и повторного использования использованных батарей. Поощрять регионы с промышленными преимуществами к разработке планов по надзору, рекуперации и рециркуляции новых литиевых батарей, а также мер по реализации, а также с помощью предварительных пилотных проектов изучить национальные меры по внедрению, которые в большей степени соответствуют реалиям отрасли и являются более действенными.