Výskumný tím Li Mingtao zo školy chemického inžinierstva univerzity Xi’an Jiaotong urobil prelom v aplikácii lítium-sírových batérií navrhnutím a vývojom katódového materiálu s dvojrozmernou grafénovou ochrannou vrstvou. Tento katódový materiál má dlhú životnosť.

2D interkalačný sendvič G-C3N4/grafénový tvorí viacvrstvovú sieť žralokov medzi kladnými a zápornými elektródami batérie. Môže nielen blokovať pohyb polysulfidov medzi kladnými a zápornými elektródami prostredníctvom fyzikálneho a chemického použitia, ale aj urýchliť difúziu lítiových iónov, čím sa výrazne zvýši životnosť batérie.

V mojej krajine je vývoj lítium-sírových batérií relatívne neskoro a je stále v štádiu laboratórneho výskumu a vývoja s málo praktickými aplikáciami. Kyvadlový efekt spôsobený rozpustením medziproduktu sulfidu lítneho počas procesu nabíjania a vybíjania lítiumsírových batérií sa považuje za kľúčový faktor obmedzujúci jeho praktické využitie.

Bývalý viceprezident Qinghai Dr. Li Technician Technology raz povedal, že raketoplán s rozpusteným polysulfidom je najdôležitejším a najťažším problémom s lítium-sírovou batériou a súvisiace zlepšovacie práce sú stále v počiatočnej fáze, ale je optimista, že lítium-síra batérie možno použiť ako sekundárne batérie. S vysokou hustotou energie má široké perspektívy rozvoja.

V porovnaní so súčasným hlavným prúdom ternárnych NCM je teoretická špecifická energia batérie so sírovou katódou až 2600 Wh/kg, čo je viac ako desaťkrát viac ako v súčasnosti široko používaná lítiová batéria. Navyše zásoby síry sú bohaté a lacné, čo môže pomôcť znížiť cenu elektrických vozidiel poháňaných lítiovými batériami.

V roku 2016 Národná komisia pre rozvoj a reformu navrhla prelom v technológii lítium-sírových batérií s hustotou energie 300 Wh/kg v „Akčnom pláne pre revolúciu a inovácie energetických technológií (2016 – 2030)“.

Naproti tomu podľa Akčných opatrení na podporu rozvoja automobilovej energetiky a Strednodobého a dlhodobého plánu rozvoja automobilového priemyslu vydaných v roku 2017 môže pomer jedného stroja do roku 300 dosiahnuť viac ako 2020 Wh/kg, resp. pomer jedného stroja môže do roku 500 dosiahnuť 2025 Wh./kg vyššie. Teoretická hustota energie lítium-sírových batérií je väčšia ako 500 Wh/kg, preto sa po lítiových batériách považuje za smer vývoja ďalšej generácie systémov napájacích lítiových batérií.

S cieľom vyriešiť praktické problémy pri aplikácii lítium-sírových batérií, vrátane tímu Qian Hanlin z Čínskej univerzity vedy a techniky, tímu Wang Haihui z Juhočínskej technickej univerzity, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Technologický výskumný tím Čínskej akadémie vied, náš tím chemickej univerzity Xiamen Nan Fengzheng a výskumný tím univerzity Shanghai Jiaotong Wang dosiahli prelomový pokrok.

V októbri 2018 profesor Wang, Yitaiqian a rôzne Čínske vedecké a technologické univerzity (Univerzita vedy a techniky) zistili, že dynamický výkon stredovej polohy valenčných elektrónov v p-pásme vzhľadom na Fermiho hladinu je dôležitým faktorom v li. -S batérie Rozhranie reakcie prenosu elektrónov. Vedci zistili, že materiál na báze kobaltu nesúci síru s najmenšou kladnou polarizáciou a najlepším rýchlostným výkonom má kapacitu 417.3 Mahg-1 aj pri 40.0 °C, čo zodpovedá súčasnej najvyššej hustote výkonu 137.3 kwkg-1. Výsledky výskumu boli publikované v „Joule“, medzinárodnom časopise o vynikajúcich energetických materiáloch.

Lítium-sírová batéria je systém kladnej kovovej lítiovej batérie so sírou ako kladnou elektródou. Na vyriešenie bezpečnostného problému Li dendritov vyrobených v kovovej kladnej elektróde na Shanghai Jiaotong University pripravil Wangov tím nový typ roztoku elektrolytu lítiovej batérie (s použitím dvojitého lítneho fluórsulfónimidu rozpusteného v trietylfosfáte a fluóréteru s vysokým bodom vzplanutia, aby sa získal nasýtený elektrolyt) . V porovnaní s vysoko koncentrovaným elektrolytom má nový elektrolyt nízku cenu a nízku viskozitu, zvyšuje ochranu kovovej Li elektródy, dokáže účinne odstrániť dendrity z Li elektródy a eliminuje potenciálne bezpečnostné riziká. Súčasne sa zlepšuje bezpečnosť a elektrochemický výkon pri vysokých teplotách nad 60 °C.

Okrem vedeckého výskumu využívajú batériové spoločnosti ako jednu zo svojich technických rezerv aj lítium-sírové batérie, ktoré aktívne požadujú technologické objavy. Medzi týmito kótovanými spoločnosťami, China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology a ďalšie spoločnosti nasadili projekty lítium-sírových batérií.

Hoci lítium-sírové batérie majú určité problémy v procese dosahovania ideálnej hustoty energie, existujú vyššie požiadavky na tenkosť niektorých batériových aplikácií, ako sú bezpilotné lietadlá (UAV), ponorky a tašky na prenášanie vojakov. Pre napájacie zdroje na iné účely, keďže hmotnosť je dôležitejšia ako cena alebo životnosť, sa začali prakticky využívať lítium-sírové batérie. Nová lítiovo-sírová batéria vyvinutá britskou start-upovou spoločnosťou Oxis Energy dokáže uskladniť takmer dvojnásobok energie na kilogram lítiových batérií, ktoré sa v súčasnosti používajú v elektrických vozidlách. Nemôžu však vydržať dlho a zlyhajú po približne 100 cykloch nabíjania a vybíjania. Cieľom malého pilotného závodu spoločnosti Oxis je vyrábať 10,000 20,000 až 85 XNUMX batérií ročne. Hovorí sa, že batéria je zabalená v tenkom vrecúšku veľkosti mobilného telefónu. Prečo musíme čo najskôr podporovať regeneráciu a recykláciu lítiových batérií? Hoci zásoby lítia v mojej krajine sú na štvrtom mieste na svete, kvôli nízkej kvalite lítiovej rudy, ťažkostiam s čistením a vysokým nákladom sa každoročne dováža veľké množstvo lítiovej rudy a miera zahraničnej závislosti presahuje XNUMX %. . Okrem toho čínsky dopyt viedol k prudkému nárastu ceny uhličitanu lítneho pre batérie. V posledných rokoch sa cena zvýšila takmer trikrát, čo značne zvýšilo obstarávacie náklady čínskych výrobcov lítiových batérií. Na jednej strane je vyradenie lítiových batérií vzácnou „mestskou baňou“. Obsah kovov je oveľa vyšší ako v rudách, lítiu, kobalte, nikle a iných drahých kovoch. Recyklácia a recyklácia môžu zlepšiť efektívnosť využívania zdrojov, znížiť dovoz a znížiť externé Závislosť a ochranu bezpečnosti národnej stratégie zdrojov. Zhang Tianren povedal, že na druhej strane, z pohľadu prevencie znečisťovania a ochrany životného prostredia, ak vyradené lítiové batérie nebudú správne zlikvidované, spôsobia aj veľké škody na ekologickom prostredí.

V záujme lepšej podpory obnovy a opätovného použitia lítiových batérií pre nové energetické vozidlá, ochrany ekologického prostredia a zaistenia bezpečnosti národných strategických zdrojov existujú tri dôležité problémy: nedokonalý recyklačný systém, nezrelá technológia regenerácie a slabá stimulačný mechanizmus. Niekoľko aspektov predložilo návrhy na podporu zdravého a trvalo udržateľného rozvoja nového energetického automobilového priemyslu mojej krajiny.

Urýchlenie tvorby noriem a zjednotenie noriem riadenia sú základom vykonávania súvisiacich prác. Navrhol, aby príslušné oddelenia urýchlili formuláciu manažérskych noriem, technických noriem a hodnotiacich noriem pre recykláciu a opätovné použitie použitých batérií. Povzbudzujte regióny s priemyselnými výhodami, aby vytvorili nové plány dohľadu nad energetickými lítiovými batériami, ich obnovu a recykláciu a implementačné opatrenia a prostredníctvom predbežných pilotných projektov preskúmali vnútroštátne implementačné opatrenia, ktoré sú viac v súlade s realitou v odvetví a sú operatívnejšie.