ทีมวิจัยของ Li Mingtao จาก School of Chemical Engineering ของมหาวิทยาลัย Xi’an Jiaotong ได้พัฒนาการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์โดยการออกแบบและพัฒนาวัสดุแคโทดที่มีชั้นป้องกันกราฟีนแบบสองมิติ วัสดุแคโทดนี้มีอายุการใช้งานยาวนาน

2d intercalation G-C3N4 / แซนวิชกราฟีนสร้างตาข่ายปลาฉลามหลายชั้นระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่ ไม่เพียงแต่สามารถบล็อกการเคลื่อนที่ของพอลิซัลไฟด์ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบผ่านการใช้งานทางกายภาพและทางเคมี แต่ยังช่วยเร่งการแพร่กระจายของลิเธียมไอออน ซึ่งจะเป็นการเพิ่มอายุการใช้งานของแบตเตอรี่อย่างมาก

ในประเทศของฉัน การพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียม-กำมะถันค่อนข้างช้า และยังอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและพัฒนาในห้องปฏิบัติการ โดยมีการใช้งานจริงเพียงเล็กน้อย ผลกระทบของรถรับส่งที่เกิดจากการละลายของลิเธียมซัลไฟด์ของผลิตภัณฑ์ขั้นกลางในระหว่างกระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ถือเป็นปัจจัยสำคัญที่จำกัดการใช้งานจริง

อดีตรองประธานของ Qinghai Dr. Li Technician Technology เคยกล่าวไว้ว่ากระสวยอวกาศที่ละลายด้วยพอลิซัลไฟด์เป็นปัญหาแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ที่สำคัญและยากที่สุด และงานปรับปรุงที่เกี่ยวข้องยังอยู่ในระยะเริ่มต้น แต่เขามองโลกในแง่ดีว่าลิเธียม-กำมะถัน แบตเตอรี่สามารถใช้เป็นแบตเตอรี่สำรองได้ ด้วยความหนาแน่นของพลังงานที่สูง ทำให้มีโอกาสในการพัฒนาในวงกว้าง

พลังงานจำเพาะทางทฤษฎีของแบตเตอรี่แคโทดกำมะถันจะสูงถึง 2600Wh/kg ซึ่งมากกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในปัจจุบันถึงสิบเท่าเมื่อเทียบกับ NCM แบบไตรภาคหลักในปัจจุบัน นอกจากนี้ ปริมาณกำมะถันมีมากและมีราคาไม่แพง ซึ่งอาจช่วยลดราคาของรถยนต์ไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม

ในปี 2016 คณะกรรมการพัฒนาและปฏิรูปแห่งชาติได้เสนอความก้าวหน้าในเทคโนโลยีแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ที่มีความหนาแน่นของพลังงาน 300Wh/kg ใน “แผนปฏิบัติการการปฏิวัติเทคโนโลยีพลังงานและนวัตกรรม (2016-2030)”

ในทางตรงกันข้าม ตามมาตรการปฏิบัติการเพื่อส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมพลังงานยานยนต์และแผนพัฒนาระยะกลางและระยะยาวสำหรับอุตสาหกรรมยานยนต์ที่เผยแพร่ในปี 2017 อัตราส่วนเครื่องจักรเดียวสามารถเข้าถึงมากกว่า 300Wh/kg ภายในปี 2020 และ อัตราส่วนเครื่องเดียวสามารถเข้าถึง 500Wh ภายในปี 2025 / กก. ข้างต้น ความหนาแน่นพลังงานตามทฤษฎีของแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์มากกว่า 500Wh/kg ดังนั้นจึงถือเป็นทิศทางการพัฒนาของระบบแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังรุ่นต่อไปหลังจากแบตเตอรี่ลิเธียม

เพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติในการใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ รวมถึงทีม Qian Hanlin ของมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน ทีม Wang Haihui ของมหาวิทยาลัยเทคโนโลยีเซาท์ไชน่า Qingdao Energy and Energy Storage Materials Advanced ทีมวิจัยเทคโนโลยีของ Chinese Academy of Sciences ทีมเคมีของมหาวิทยาลัยเซียะเหมิน Nan Fengzheng และทีมวิจัยของ Shanghai Jiaotong University Wang มีความก้าวหน้าอย่างมาก

ในเดือนตุลาคม 2018 ศาสตราจารย์ Wang, Yitaiqian และมหาวิทยาลัยวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีแห่งประเทศจีน (University of Science and Technology) หลายแห่ง พบว่าการแสดงแบบไดนามิกของตำแหน่งศูนย์กลาง p-band ของวาเลนซ์อิเล็กตรอนที่สัมพันธ์กับระดับ Fermi เป็นปัจจัยสำคัญใน li -S แบตเตอรี่ ปฏิกิริยาการถ่ายโอนอิเล็กตรอนอินเทอร์เฟซ นักวิจัยพบว่าวัสดุที่นำพากำมะถันจากโคบอลต์ที่มีโพลาไรซ์บวกที่เล็กที่สุดและประสิทธิภาพอัตราที่ดีที่สุดมีความจุ 417.3 Mahg-1 แม้ที่ 40.0 ° C ซึ่งสอดคล้องกับความหนาแน่นพลังงานสูงสุดในปัจจุบันที่ 137.3 kwkg-1 ผลการวิจัยได้รับการตีพิมพ์ใน “Joule” วารสารนานาชาติด้านวัสดุด้านพลังงานที่ดีเยี่ยม

แบตเตอรี่ลิเธียม-กำมะถันเป็นระบบแบตเตอรี่ลิเธียมแบตเตอรี่ที่เป็นโลหะซึ่งมีกำมะถันเป็นขั้วบวก เพื่อแก้ปัญหาความปลอดภัยของ Li dendrites ที่ผลิตในขั้วบวกที่เป็นโลหะของ Shanghai Jiaotong University ทีมงานของ Wang ได้เตรียมสารละลายอิเล็กโทรไลต์แบตเตอรี่ลิเธียมชนิดใหม่ (โดยใช้ลิเธียมฟลูออโรซัลโฟนิไมด์คู่จะละลายในไตรเอทิลฟอสเฟตและฟลูออโรอีเทอร์ที่มีจุดวาบไฟสูงเพื่อให้ได้อิเล็กโทรไลต์อิ่มตัว) . เมื่อเทียบกับอิเล็กโทรไลต์ที่มีความเข้มข้นสูง อิเล็กโทรไลต์ชนิดใหม่มีราคาต่ำและมีความหนืดต่ำ ช่วยเพิ่มการปกป้องของอิเล็กโทรด Li ที่เป็นโลหะ สามารถขจัดเดนไดรต์ของอิเล็กโทรด Li ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และขจัดอันตรายด้านความปลอดภัยที่อาจเกิดขึ้น ในเวลาเดียวกัน ประสิทธิภาพความปลอดภัยและไฟฟ้าเคมีจะดีขึ้นภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิสูงกว่า 60°C

นอกจากการวิจัยทางวิทยาศาสตร์แล้ว บริษัทแบตเตอรี่ยังใช้แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์เป็นหนึ่งในแหล่งสำรองทางเทคนิคของพวกเขา ซึ่งต้องการความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างแข็งขัน ในบรรดาบริษัทจดทะเบียนเหล่านี้ บริษัท China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology และบริษัทอื่นๆ ได้ปรับใช้โครงการแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์

แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์จะมีปัญหาบางอย่างในกระบวนการบรรลุความหนาแน่นของพลังงานในอุดมคติ แต่ก็มีข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับความบางของการใช้งานแบตเตอรี่บางประเภท เช่น อากาศยานไร้คนขับ (UAV) เรือดำน้ำ และกระเป๋าถือของทหาร สำหรับอุปกรณ์จ่ายไฟสำหรับวัตถุประสงค์อื่น เนื่องจากน้ำหนักมีความสำคัญมากกว่าราคาหรืออายุการใช้งาน แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์จึงเริ่มนำไปใช้งานจริงแล้ว แบตเตอรี่ลิเธียม-ซัลเฟอร์ใหม่ที่พัฒนาโดย Oxis Energy บริษัทสตาร์ทอัพสัญชาติอังกฤษ สามารถเก็บพลังงานได้เกือบสองเท่าต่อกิโลกรัมของแบตเตอรี่ลิเธียมที่ใช้ในรถยนต์ไฟฟ้าในปัจจุบัน อย่างไรก็ตาม สิ่งเหล่านี้ไม่สามารถอยู่ได้นานและจะล้มเหลวหลังจากรอบการคายประจุประมาณ 100 รอบ เป้าหมายของโรงงานนำร่องขนาดเล็กของ Oxis คือการผลิตแบตเตอรี่ 10,000 ถึง 20,000 ก้อนต่อปี ว่ากันว่าแบตเตอรี่ถูกบรรจุในกระเป๋าบางขนาดเท่าโทรศัพท์มือถือ เหตุใดเราจึงต้องส่งเสริมการสร้างและรีไซเคิลแบตเตอรี่พลังงานลิเธียมโดยเร็วที่สุด? แม้ว่าทรัพยากรลิเธียมในประเทศของฉันจะอยู่ในอันดับที่สี่ของโลก เนื่องจากแร่ลิเธียมเกรดต่ำ ความยากในการทำให้บริสุทธิ์ และค่าใช้จ่ายสูง แร่ลิเธียมจำนวนมากนำเข้าทุกปี และระดับการพึ่งพาจากต่างประเทศเกิน 85% . นอกจากนี้ อุปสงค์ของจีนยังส่งผลให้ราคาของลิเธียมคาร์บอเนตเกรดแบตเตอรี่พุ่งสูงขึ้นด้วย ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ราคาได้เพิ่มขึ้นเกือบสามเท่า ซึ่งทำให้ต้นทุนการจัดซื้อของผู้ผลิตแบตเตอรี่ลิเธียมจีนเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในอีกด้านหนึ่ง การกำจัดแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานเป็น “เหมืองในเมือง” อันล้ำค่า ปริมาณโลหะนั้นสูงกว่าแร่ ลิเธียม โคบอลต์ นิกเกิล และโลหะมีค่าอื่นๆ มาก การรีไซเคิลและการรีไซเคิลสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพการใช้ทรัพยากร ลดการนำเข้า และลดภายนอก ขึ้นอยู่กับและปกป้องความปลอดภัยของกลยุทธ์ทรัพยากรของประเทศ Zhang Tianren กล่าวว่าในทางกลับกัน จากมุมมองของการป้องกันมลพิษและการปกป้องสิ่งแวดล้อม หากแบตเตอรี่ลิเธียมที่ถูกทิ้งไม่ถูกกำจัดอย่างเหมาะสม พวกมันก็จะก่อให้เกิดอันตรายอย่างใหญ่หลวงต่อสภาพแวดล้อมทางนิเวศวิทยา

เพื่อส่งเสริมการกู้คืนและการนำแบตเตอรี่ลิเธียมกลับมาใช้ใหม่สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ ปกป้องสิ่งแวดล้อมทางนิเวศวิทยา และรับรองความปลอดภัยของทรัพยากรเชิงกลยุทธ์ระดับชาติ มีประเด็นสำคัญสามประการ ได้แก่ ระบบรีไซเคิลที่ไม่สมบูรณ์ เทคโนโลยีการฟื้นฟูที่ยังไม่บรรลุนิติภาวะ และความอ่อนแอ กลไกการกระตุ้น มีหลายแง่มุมที่เสนอแนะเพื่อส่งเสริมการพัฒนาอุตสาหกรรมยานยนต์พลังงานใหม่ของประเทศฉันอย่างมีสุขภาพดีและยั่งยืน

การเร่งพัฒนามาตรฐานและการรวมมาตรฐานการจัดการเป็นพื้นฐานสำหรับการดำเนินงานที่เกี่ยวข้อง เขาแนะนำว่าหน่วยงานที่เกี่ยวข้องเร่งกำหนดมาตรฐานการจัดการ มาตรฐานทางเทคนิค และมาตรฐานการประเมินสำหรับการรีไซเคิลและการนำแบตเตอรี่ที่ใช้แล้วมาใช้ใหม่ ส่งเสริมภูมิภาคที่มีความได้เปรียบทางอุตสาหกรรมเพื่อกำหนดแผนการควบคุม การกู้คืน และการรีไซเคิลแบตเตอรี่ลิเธียมพลังงานใหม่ ตลอดจนมาตรการการดำเนินการ และสำรวจมาตรการดำเนินการระดับประเทศที่สอดคล้องกับความเป็นจริงของอุตสาหกรรมและดำเนินการได้โดยผ่านโครงการนำร่องเบื้องต้น