01 Kini awọn batiri litiumu-air ati awọn batiri lithium-sulfur?
① Li-air batiri
Batiri litiumu-air nlo atẹgun bi elekiturodu rere reactant ati litiumu irin bi elekiturodu odi.O ni iwuwo agbara imọ-jinlẹ giga (3500wh/kg), ati iwuwo agbara gangan le de ọdọ 500-1000wh/kg, eyiti o ga julọ ju eto batiri litiumu-ion mora lọ.Awọn batiri litiumu-air jẹ ti awọn amọna rere, awọn elekitiroti ati awọn amọna odi.Ninu awọn eto batiri ti kii ṣe olomi, atẹgun mimọ ti wa ni lilo lọwọlọwọ bi gaasi ifaseyin, nitorinaa awọn batiri lithium-air tun le pe ni awọn batiri lithium-oxygen.
Ni ọdun 1996, Abraham et al.ni aṣeyọri ti ṣajọpọ batiri litiumu afẹfẹ akọkọ ti kii ṣe olomi ninu yàrá-yàrá.Lẹhinna awọn oniwadi bẹrẹ si fiyesi si iṣesi elekitirokemika inu ati siseto ti awọn batiri lithium-air ti kii-olomi;ni 2002, Ka et al.ri pe iṣẹ-ṣiṣe elekitiroki ti awọn batiri litiumu-air da lori awọn ohun elo elekitiroti ati awọn ohun elo cathode afẹfẹ;ni 2006, Ogasawara et al.lo Mass spectrometer, o ti safihan fun igba akọkọ ti Li2O2 ti a oxidized ati atẹgun ti a ti tu nigba gbigba agbara, eyi ti o timo awọn electrochemical reversibility ti Li2O2.Nitorinaa, awọn batiri lithium-air ti gba akiyesi pupọ ati idagbasoke iyara.
② Batiri litiumu-sulfur
Batiri litiumu-sulfur jẹ eto batiri keji ti o da lori ifaseyin ipadasẹhin ti sulfur agbara kan pato (1675mAh/g) ati irin litiumu (3860mAh/g), pẹlu apapọ foliteji itusilẹ ti o to 2.15V.Iwọn agbara imọ-jinlẹ rẹ le de ọdọ 2600wh / kg.Awọn ohun elo aise rẹ ni awọn anfani ti idiyele kekere ati ore ayika, nitorinaa o ni agbara idagbasoke nla.Awọn kiikan ti awọn batiri lithium-sulfur le jẹ itopase pada si awọn ọdun 1960, nigbati Herbert ati Ulam beere fun itọsi batiri kan.Afọwọkọ ti batiri litiumu-sulfur yii lo litiumu tabi alloy litiumu bi ohun elo elekiturodu odi, imi-ọjọ bi ohun elo elekiturodu rere ati ti o ni awọn amines aliphatic ti o kun.ti elekitiroti.Awọn ọdun diẹ lẹhinna, awọn batiri litiumu-sulfur ti ni ilọsiwaju nipasẹ iṣafihan awọn nkan ti o ni nkan ti ara ẹni gẹgẹbi PC, DMSO, ati DMF, ati awọn batiri 2.35-2.5V ti gba.Ni ipari awọn ọdun 1980, awọn ethers ni a fihan pe o wulo ninu awọn batiri lithium-sulfur.Ninu awọn iwadi ti o tẹle, iṣawari ti awọn elekitiroti ti o da lori ether, lilo LiNO3 gẹgẹbi ohun elo elekitiroti, ati imọran ti erogba / sulfur composite positive electrodes ti ṣii ariwo iwadi ti awọn batiri lithium-sulfur.
02 Ilana ti nṣiṣẹ ti litiumu-air batiri ati litiumu-sulfur batiri
① Li-air batiri
Ni ibamu si awọn oriṣiriṣi awọn ipinlẹ ti elekitiroti ti a lo, awọn batiri litiumu-air le pin si awọn ọna ṣiṣe olomi, awọn ọna ṣiṣe Organic, awọn eto arabara omi-Organic, ati gbogbo awọn batiri lithium-air-ipinle.Lara wọn, nitori awọn kekere kan pato agbara ti litiumu-air awọn batiri lilo omi-orisun electrolytes, awọn iṣoro ni idabobo irin litiumu, ati ki o ko dara iyipada ti awọn eto, ti kii-olomi Organic lithium-air batiri ati gbogbo-solid-ipinle lithium-air. batiri ti wa ni siwaju sii o gbajumo ni lilo ni bayi.Iwadi.Awọn batiri litiumu-air ti kii ṣe olomi ni akọkọ dabaa nipasẹ Abraham ati Z.Jiang ni ọdun 1996. Idogba ifasilẹ itusilẹ han ni Nọmba 1. Idahun gbigba agbara jẹ idakeji.Awọn electrolyte o kun nlo Organic electrolyte tabi ri to electrolyte, ati awọn yosita ọja jẹ o kun Li2O2 , awọn ọja ti wa ni insoluble ninu awọn electrolyte, ati ki o jẹ rorun lati accumulate lori awọn air rere elekiturodu, nyo awọn yosita agbara ti litiumu-air batiri.
Awọn batiri litiumu-air ni awọn anfani ti iwuwo agbara giga-giga, ọrẹ ayika, ati idiyele kekere, ṣugbọn iwadii wọn tun wa ni ibẹrẹ rẹ, ati pe ọpọlọpọ awọn iṣoro tun wa lati yanju, bii catalysis ti iṣe idinku atẹgun, awọn atẹgun atẹgun ati hydrophobicity ti afẹfẹ amọna, ati awọn deactivation ti air amọna ati be be lo.
② Batiri litiumu-sulfur
Awọn batiri litiumu-sulfur nipataki lo sulfur ipilẹ tabi awọn agbo ogun ti o da lori sulfur gẹgẹbi ohun elo elekiturodu rere ti batiri naa, ati litiumu ti fadaka jẹ lilo ni pataki fun elekiturodu odi.Lakoko ilana itusilẹ, litiumu irin ti o wa ni elekiturodu odi jẹ oxidized lati padanu elekitironi ati ṣe ina awọn ions litiumu;lẹhinna awọn elekitironi ti wa ni gbigbe si elekiturodu rere nipasẹ Circuit ita, ati awọn ions lithium ti ipilẹṣẹ tun gbe lọ si elekiturodu rere nipasẹ elekitiroti lati fesi pẹlu imi-ọjọ lati dagba polysulfide.Lithium (LiPSs), ati lẹhinna fesi siwaju sii lati ṣe ipilẹṣẹ lithium sulfide lati pari ilana idasilẹ.Lakoko ilana gbigba agbara, awọn ions litiumu ni LiPS pada si elekiturodu odi nipasẹ elekitiroti, lakoko ti awọn elekitironi pada si elekiturodu odi nipasẹ iyika ita lati ṣe irin litiumu pẹlu awọn ions litiumu, ati awọn LiPS dinku si imi-ọjọ ni elekiturodu rere lati pari gbigba agbara ilana.
Ilana itusilẹ ti awọn batiri litiumu-sulfur jẹ igbesẹ pupọ, elekitironi pupọ, ifaseyin elekitirokemika elekitiro-pupọ lori cathode sulfur, ati awọn LiPS pẹlu awọn gigun pq oriṣiriṣi ti yipada si ara wọn lakoko ilana gbigba agbara.Lakoko ilana itusilẹ, ifa ti o le waye ni elekiturodu rere han ni Nọmba 2, ati pe iṣesi ni elekiturodu odi han ni Nọmba 3.
Awọn anfani ti awọn batiri litiumu-sulfur jẹ eyiti o han gedegbe, gẹgẹbi agbara imọ-jinlẹ pupọ;ko si atẹgun ninu awọn ohun elo, ati atẹgun itiranya lenu yoo ko waye, ki awọn iṣẹ ailewu ti o dara;efin oro ni o wa lọpọlọpọ ati elemental efin jẹ poku;o jẹ ore ayika ati pe o ni eero kekere.Sibẹsibẹ, awọn batiri litiumu-sulfur tun ni diẹ ninu awọn iṣoro ti o nija, gẹgẹbi ipa ipa-ọkọ lithium polysulfide;idabobo ti sulfur ipilẹ ati awọn ọja itusilẹ rẹ;iṣoro ti awọn iyipada iwọn didun nla;SEI ti ko ni iduroṣinṣin ati awọn iṣoro ailewu ti o ṣẹlẹ nipasẹ awọn anodes litiumu;iṣẹlẹ isọjade ara ẹni, ati bẹbẹ lọ.
Gẹgẹbi iran tuntun ti eto batiri Atẹle, awọn batiri litiumu-air ati awọn batiri litiumu-sulfur ni awọn iye agbara imọ-jinlẹ ti o ga pupọ, ati pe o ti fa akiyesi lọpọlọpọ lati ọdọ awọn oniwadi ati ọja batiri Atẹle.Lọwọlọwọ, awọn batiri meji wọnyi tun n dojukọ ọpọlọpọ awọn iṣoro imọ-jinlẹ ati imọ-ẹrọ.Wọn wa ni ipele iwadii ibẹrẹ ti idagbasoke batiri.Ni afikun si agbara kan pato ati iduroṣinṣin ti ohun elo cathode batiri ti o nilo lati ni ilọsiwaju siwaju, awọn ọran pataki bii aabo batiri tun nilo lati yanju ni iyara.Ni ọjọ iwaju, awọn iru awọn batiri tuntun meji wọnyi tun nilo ilọsiwaju imọ-ẹrọ lilọsiwaju lati yọkuro awọn abawọn wọn lati le ṣii awọn ireti ohun elo gbooro.
Akoko ifiweranṣẹ: Oṣu Kẹrin Ọjọ 07-2023