Ang pangkat ng pananaliksik ni Li Mingtao mula sa School of Chemical Engineering ng Xi’an Jiaotong University ay gumawa ng isang pambihirang tagumpay sa paggamit ng mga lithium-sulfur na baterya sa pamamagitan ng pagdidisenyo at pagbuo ng isang cathode material na may two-dimensional na graphene protective layer. Ang materyal na cathode na ito ay may mahabang cycle ng buhay.

Ang 2d intercalation na G-C3N4/graphene sandwich ay bumubuo ng multilayer shark net sa pagitan ng positibo at negatibong electrodes ng baterya. Hindi lamang nito mahaharangan ang paggalaw ng polysulfides sa pagitan ng positibo at negatibong mga electrodes sa pamamagitan ng pisikal at kemikal na paggamit, ngunit mapabilis din ang pagsasabog ng mga lithium ions, at sa gayon ay lubos na nadaragdagan ang buhay ng ikot ng baterya.

Sa aking bansa, ang pagbuo ng mga baterya ng lithium-sulfur ay medyo huli, at ito ay nasa yugto pa rin ng pananaliksik at pag-unlad ng laboratoryo, na may kakaunting praktikal na aplikasyon. Ang shuttle effect na dulot ng paglusaw ng intermediate na produkto na lithium sulfide sa panahon ng proseso ng pag-charge at pagdiskarga ng mga baterya ng lithium sulfur ay itinuturing na isang pangunahing salik na naglilimita sa praktikal na paggamit nito.

Ang dating vice president ng Qinghai Dr. Li Technician Technology ay minsang nagsabi na ang polysulfide dissolved space shuttle ay ang pinakamahalaga at mahirap na problema sa baterya ng lithium-sulfur, at ang mga kaugnay na gawaing pagpapabuti ay nasa paunang yugto pa rin, ngunit siya ay optimistiko na ang lithium-sulfur ang mga baterya ay maaaring gamitin bilang pangalawang baterya. Sa mataas na density ng enerhiya, mayroon itong malawak na mga prospect ng pag-unlad.

Kung ikukumpara sa kasalukuyang mainstream ternary NCM, ang theoretical specific energy ng sulfur cathode na baterya ay kasing taas ng 2600Wh/kg, na higit sa sampung beses kaysa sa kasalukuyang malawakang ginagamit na lithium battery. Bilang karagdagan, ang mga reserbang sulfur ay sagana at mura, na maaaring makatulong na mabawasan ang presyo ng mga de-kuryenteng sasakyan na pinapagana ng mga bateryang lithium.

Noong 2016, iminungkahi ng National Development and Reform Commission ang isang pambihirang tagumpay sa teknolohiya ng baterya ng lithium-sulfur na may density ng enerhiya na 300Wh/kg sa “Energy Technology Revolution and Innovation Action Plan (2016-2030)”.

Sa kabaligtaran, ayon sa Action Measures to Promote the Development of the Automotive Power Industry at ang Medium and Long-term Development Plan para sa Automotive Industry na inilabas noong 2017, ang single-machine ratio ay maaaring umabot ng higit sa 300Wh/kg sa 2020, at ang single-machine ratio ay maaaring umabot sa 500Wh sa 2025. /kg sa itaas. Ang teoretikal na density ng enerhiya ng mga baterya ng lithium-sulfur ay mas malaki kaysa sa 500Wh/kg, kaya itinuturing itong direksyon ng pag-unlad ng susunod na henerasyon ng mga power lithium battery system pagkatapos ng mga baterya ng lithium.

Upang malutas ang mga praktikal na problema sa paggamit ng mga baterya ng lithium-sulfur, kabilang ang pangkat ng Qian Hanlin ng Unibersidad ng Agham at Teknolohiya ng Tsina, ang koponan ng Wang Haihui ng Unibersidad ng Teknolohiya ng Timog Tsina, ang Qingdao Energy at Energy Storage Materials Advanced Ang Technology Research Team ng Chinese Academy of Sciences, ang aming Xiamen University Chemical Nan Fengzheng team, at ang research team ng Shanghai Jiaotong University Wang ay nakagawa ng tagumpay.

Noong Oktubre 2018, natuklasan ni Propesor Wang, Yitaiqian at iba’t ibang Unibersidad ng Agham at Teknolohiya ng Tsina (University of Science and Technology) na ang dynamic na pagganap ng p-band center na posisyon ng mga valence electron na nauugnay sa antas ng Fermi ay isang mahalagang kadahilanan sa li -S na mga baterya Interface electron transfer reaction. Nalaman ng mga mananaliksik na ang cobalt-based na sulfur-carrying material na may pinakamaliit na positibong polarization at ang pinakamahusay na rate ng pagganap ay may kapasidad na 417.3 Mahg-1 kahit na sa 40.0°C, na tumutugma sa kasalukuyang pinakamataas na density ng kapangyarihan na 137.3 kwkg-1. Ang mga resulta ng pananaliksik ay nai-publish sa “Joule”, isang internasyonal na journal ng mahusay na mga materyales sa enerhiya.

Ang Lithium-sulfur na baterya ay isang metal lithium na baterya na positibong sistema ng baterya na may sulfur bilang positibong elektrod. Upang malutas ang problema sa kaligtasan ng Li dendrites na ginawa sa metal positive electrode sa Shanghai Jiaotong University, naghanda ang pangkat ni Wang ng bagong uri ng lithium battery electrolyte solution (gamit ang double Lithium fluorosulfonimide ay natunaw sa triethyl phosphate at high flash point fluoroether para makakuha ng saturated electrolyte) . Kung ikukumpara sa high-concentration electrolyte, ang bagong electrolyte ay may mababang gastos at mababang lagkit, pinahuhusay ang proteksyon ng metal na Li electrode, maaaring epektibong alisin ang mga dendrite ng Li electrode, at inaalis ang mga potensyal na panganib sa kaligtasan. Kasabay nito, ang kaligtasan at pagganap ng electrochemical ay pinabuting sa ilalim ng mga kondisyon ng mataas na temperatura sa itaas 60°C.

Bilang karagdagan sa siyentipikong pananaliksik, ang mga kumpanya ng baterya ay gumagamit din ng mga baterya ng lithium-sulfur bilang isa sa kanilang mga teknikal na reserba, na aktibong humihiling ng mga teknolohikal na tagumpay. Kabilang sa mga nakalistang kumpanyang ito, ang China Nuclear Titanium Dioxide, Tibet Urban Investment, Jinlu Group, Guoxun High-tech, Dream Vision Technology at iba pang mga kumpanya ay nag-deploy ng mga proyekto ng lithium-sulfur na baterya.

Bagama’t ang mga baterya ng lithium-sulfur ay may ilang mga problema sa proseso ng pagkamit ng perpektong density ng enerhiya, mayroong mas mataas na mga kinakailangan para sa manipis ng ilang mga application ng baterya, tulad ng mga unmanned aerial vehicle (UAV), mga submarino, at mga sundalong nagdadala ng mga bag. Para sa mga power supply para sa iba pang mga layunin, dahil ang timbang ay mas mahalaga kaysa sa presyo o buhay, ang mga lithium-sulfur na baterya ay nagsimulang magamit sa praktikal na paggamit. Ang bagong lithium-sulfur na baterya na binuo ng British start-up na kumpanya na Oxis Energy ay maaaring mag-imbak ng halos dalawang beses sa enerhiya bawat kilo ng mga lithium na baterya na kasalukuyang ginagamit sa mga de-kuryenteng sasakyan. Gayunpaman, hindi sila maaaring magtagal at mabibigo pagkatapos ng humigit-kumulang 100 na cycle ng charge-discharge. Ang layunin ng maliit na planta ng piloto ng Oxis ay makagawa ng 10,000 hanggang 20,000 na baterya bawat taon. Nakaimpake umano ang baterya sa isang manipis na bag na kasing laki ng isang mobile phone. Bakit kailangan nating isulong ang pagbabagong-buhay at pag-recycle ng mga power lithium na baterya sa lalong madaling panahon? Bagaman ang mga mapagkukunan ng lithium ng aking bansa ay nasa ikaapat na ranggo sa mundo, dahil sa mahinang grado ng lithium ore, ang kahirapan sa paglilinis, at ang mataas na gastos, isang malaking halaga ng lithium ore ang inaangkat bawat taon, at ang antas ng pag-asa sa ibang bansa ay lumampas sa 85% . Bilang karagdagan, ang demand ng China ay nagtulak din sa pagtaas ng presyo ng lithium carbonate na may grade-baterya. Sa mga nagdaang taon, ang presyo ay tumaas ng halos tatlong beses, na lubos na nagpapataas ng mga gastos sa pagkuha ng mga tagagawa ng baterya ng lithium ng China. Sa isang banda, ang pag-aalis ng mga power lithium na baterya ay isang mahalagang “urban mine”. Ang nilalaman ng metal ay mas mataas kaysa sa ore, lithium, cobalt, nickel at iba pang mahahalagang metal. Ang pag-recycle at pag-recycle ay maaaring mapabuti ang kahusayan sa paggamit ng mapagkukunan, bawasan ang mga pag-import, at bawasan ang panlabas na Depende sa at protektahan ang seguridad ng pambansang diskarte sa mapagkukunan. Sinabi ni Zhang Tianren na, sa kabilang banda, mula sa pananaw ng pagpigil sa polusyon at pagprotekta sa kapaligiran, kung ang mga itinatapon na baterya ng lithium ay hindi maayos na itatapon, magdudulot din ito ng malaking pinsala sa ekolohikal na kapaligiran.

Upang mas maisulong ang pagbawi at muling paggamit ng mga baterya ng lithium para sa mga bagong sasakyang pang-enerhiya, protektahan ang kapaligirang ekolohikal, at matiyak ang kaligtasan ng mga pambansang estratehikong mapagkukunan, mayroong tatlong mahahalagang isyu: ang hindi perpektong sistema ng pag-recycle, ang hindi pa ganap na teknolohiya ng pagbabagong-buhay, at ang mahina. mekanismo ng insentibo. Maraming aspeto ang naglagay ng mga mungkahi para isulong ang malusog at napapanatiling pag-unlad ng bagong industriya ng sasakyan ng enerhiya ng aking bansa.

Ang pagpapabilis sa pagbuo ng mga pamantayan at pag-iisa ng mga pamantayan sa pamamahala ay ang batayan para sa pagsasagawa ng mga kaugnay na gawain. Iminungkahi niya na pabilisin ng mga nauugnay na departamento ang pagbabalangkas ng mga pamantayan sa pamamahala, mga teknikal na pamantayan at mga pamantayan sa pagsusuri para sa pag-recycle at muling paggamit ng mga ginamit na baterya. Hikayatin ang mga rehiyon na may mga pang-industriyang bentahe na bumalangkas ng bagong energy lithium battery supervision, recovery, at mga plano sa pag-recycle at mga hakbang sa pagpapatupad, at sa pamamagitan ng mga paunang piloto, tuklasin ang mga pambansang hakbang sa pagpapatupad na higit na naaayon sa mga realidad ng industriya at mas magagamit.