Forskargruppen Li Mingtao från School of Chemical Engineering vid Xi’an Jiaotong University har gjort ett genombrott i tillämpningen av litium-svavelbatterier genom att designa och utveckla ett katodmaterial med ett tvådimensionellt grafenskyddsskikt. Detta katodmaterial har en lång livslängd.

2D intercalation G-C3N4/grafen sandwich bildar ett flerskikts hajnät mellan de positiva och negativa elektroderna på batteriet. Det kan inte bara blockera rörelsen av polysulfider mellan de positiva och negativa elektroderna genom fysiska och kemiska användningar, utan också påskynda spridningen av litiumjoner, vilket avsevärt ökar batteriets livslängd.

I mitt land är utvecklingen av litium-svavelbatterier relativt sen, och den är fortfarande på laboratorieforsknings- och utvecklingsstadiet, med få praktiska tillämpningar. Den skytteleffekt som orsakas av upplösningen av mellanprodukten litiumsulfid under laddning och urladdning av litiumsvavelbatterier anses vara en nyckelfaktor som begränsar dess praktiska tillämpning.

Den tidigare vicepresidenten för Qinghai Dr. Li Technician Technology sa en gång att rymdfärjan i polysulfid upplöst är det viktigaste och svåraste litium-svavelbatteriproblemet, och relaterat förbättringsarbete är fortfarande i inledningsskedet, men han är optimistisk att litium-svavel batterier kan användas som sekundära batterier. Med hög energitäthet har den breda utvecklingsmöjligheter.

Jämfört med den nuvarande vanliga ternära NCM är den teoretiska specifika energin för svavelkatodbatteriet så hög som 2600Wh/kg, vilket är mer än tio gånger högre än det för närvarande allmänt använda litiumbatteriet. Dessutom är svavelreserverna rikliga och billiga, vilket kan bidra till att sänka priset på elfordon som drivs av litiumbatterier.

2016 föreslog den nationella utvecklings- och reformkommissionen ett genombrott inom litium-svavelbatteriteknologi med en energitäthet på 300Wh/kg i “Energy Technology Revolution and Innovation Action Plan (2016-2030)”.

Däremot, enligt Action Measures to Promote the Development of the Automotive Power Industry och den medellång- och långfristiga utvecklingsplanen för fordonsindustrin som släpptes 2017, kan enmaskinsförhållandet nå mer än 300Wh/kg år 2020, och förhållandet för en maskin kan nå 500Wh år 2025. /kg ovan. Den teoretiska energitätheten för litium-svavelbatterier är större än 500Wh/kg, så det anses vara utvecklingsriktningen för nästa generations kraftlitiumbatterisystem efter litiumbatterier.

För att lösa de praktiska problemen vid tillämpningen av litium-svavelbatterier, inklusive Qian Hanlin-teamet vid University of Science and Technology i Kina, Wang Haihui-teamet vid South China University of Technology, Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced Teknikforskningsteamet från den kinesiska vetenskapsakademin, vårt Xiamen University Chemical Nan Fengzheng-team och Shanghai Jiaotong University Wangs forskargrupp har gjort genombrott.

I oktober 2018 fann professor Wang, Yitaiqian och olika University of Science and Technology i Kina (University of Science and Technology) att den dynamiska prestandan för valenselektronernas p-bandscentrumposition i förhållande till Fermi-nivån är en viktig faktor i li -S batterier Interface elektronöverföring reaktion. Forskarna fann att det koboltbaserade svavelbärande materialet med den minsta positiva polarisationen och den bästa hastighetsprestandan har en kapacitet på 417.3 Mahg-1 även vid 40.0°C, vilket motsvarar den nuvarande högsta effekttätheten på 137.3 kwkg-1. Forskningsresultaten publicerades i “Joule”, en internationell tidskrift för utmärkta energimaterial.

Litium-svavelbatteri är ett metall litiumbatteri med positivt batterisystem med svavel som den positiva elektroden. För att lösa säkerhetsproblemet med Li-dendriter producerade i den positiva metallelektroden på Shanghai Jiaotong University, förberedde Wangs team en ny typ av litiumbatterielektrolytlösning (med hjälp av dubbel Litiumfluorosulfonimid löses i trietylfosfat och hög flampunktsfluoroeter för att erhålla mättad elektrolyt) . Jämfört med högkoncentrerad elektrolyt har den nya elektrolyten låg kostnad och låg viskositet, förbättrar skyddet av Li-metallelektroden, kan effektivt ta bort dendriterna från Li-elektroden och eliminerar potentiella säkerhetsrisker. Samtidigt förbättras säkerheten och den elektrokemiska prestandan under höga temperaturer över 60°C.

Förutom vetenskaplig forskning använder batteriföretag också litium-svavelbatterier som en av sina tekniska reserver, och kräver aktivt tekniska genombrott. Bland dessa börsnoterade företag har China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology och andra företag implementerat litium-svavelbatteriprojekt.

Även om litium-svavelbatterier har vissa problem i processen att uppnå den ideala energitätheten, finns det högre krav på tunnheten hos vissa batteriapplikationer, såsom obemannade flygfarkoster (UAV), ubåtar och soldatväskor. För strömförsörjning för andra ändamål, eftersom vikt är viktigare än pris eller livslängd, har litium-svavelbatterier börjat användas praktiskt. Det nya litium-svavelbatteriet som utvecklats av det brittiska nystartade företaget Oxis Energy kan lagra nästan dubbelt så mycket energi per kilo litiumbatterier som för närvarande används i elfordon. De kan dock inte hålla länge och kommer att misslyckas efter cirka 100 laddnings-urladdningscykler. Målet med Oxis lilla pilotanläggning är att producera 10,000 20,000 till 85 XNUMX batterier per år. Det sägs att batteriet är packat i en tunn påse i storleken på en mobiltelefon. Varför måste vi främja regenerering och återvinning av kraftlitiumbatterier så snart som möjligt? Även om mitt lands litiumresurser rankas fyra i världen, på grund av den dåliga kvaliteten på litiummalm, svårigheten att rening och den höga kostnaden, importeras en stor mängd litiummalm varje år, och graden av utländskt beroende överstiger XNUMX % . Dessutom har den kinesiska efterfrågan också drivit priset på litiumkarbonat av batterikvalitet i höjden. Under de senaste åren har priset stigit nästan tre gånger, vilket kraftigt har ökat inköpskostnaderna för kinesiska litiumbatteritillverkare. Å ena sidan är elimineringen av kraftlitiumbatterier en dyrbar “urban gruva”. Metallhalten är mycket högre än i malm, litium, kobolt, nickel och andra ädla metaller. Återvinning och återvinning kan förbättra effektiviteten i resursutnyttjandet, minska importen och minska externt Beror på och skydda säkerheten i den nationella resursstrategin. Zhang Tianren sa att å andra sidan, ur perspektivet att förhindra föroreningar och skydda miljön, om kasserade litiumbatterier inte kasseras på rätt sätt, kommer de också att orsaka stor skada på den ekologiska miljön.

För att bättre främja återvinning och återanvändning av litiumbatterier för nya energifordon, skydda den ekologiska miljön och säkerställa säkerheten för nationella strategiska resurser, finns det tre viktiga frågor: det ofullkomliga återvinningssystemet, den omogna regenereringstekniken och den svaga incitamentmekanism. Flera aspekter har lagt fram förslag för att främja en sund och hållbar utveckling av mitt lands nya energibilsindustri.

Att påskynda utvecklingen av standarder och förenande ledningsstandarder är grunden för att utföra relaterat arbete. Han föreslog att relevanta avdelningar skulle påskynda utformningen av ledningsstandarder, tekniska standarder och utvärderingsstandarder för återvinning och återanvändning av använda batterier. Uppmuntra regioner med industriella fördelar att utarbeta nya energilitiumbatteriövervakning, återvinnings- och återvinningsplaner och implementeringsåtgärder, och genom preliminära pilotprojekt utforska nationella implementeringsåtgärder som är mer i linje med branschens verklighet och är mer funktionsdugliga.