01 Dè a th’ ann am bataraidhean lithium-adhair agus bataraidhean lithium-sulfair?
① Bataraidh Li-adhair
Bidh am bataraidh lithium-adhair a’ cleachdadh ocsaidean mar an reactant electrode dearbhach agus lithium meatailt mar an dealan àicheil.Tha dùmhlachd lùth teòiridheach àrd aige (3500wh / kg), agus faodaidh an fhìor dhlùth lùth aige ruighinn 500-1000wh / kg, a tha mòran nas àirde na an siostam bataraidh lithium-ion àbhaisteach.Tha bataraidhean lithium-adhair air an dèanamh suas de electrodes dearbhach, electrolytes agus electrodes àicheil.Ann an siostaman bataraidh neo-uisgeach, thathas an-dràsta a’ cleachdadh ocsaidean fìor mar an gas ath-bhualadh, agus mar sin is e bataraidhean lithium-oxygen a chanar ri bataraidhean lithium-air cuideachd.
Ann an 1996, Abraham et al.gu soirbheachail a’ cruinneachadh a’ chiad bataraidh lithium-adhair neo-uisgeach san obair-lann.An uairsin thòisich luchd-rannsachaidh air aire a thoirt don ath-bhualadh electrochemical taobh a-staigh agus uidheamachd bataraidhean lithium-adhair neo-uisgeach;ann an 2002, leugh et al.lorg gu robh coileanadh electrochemical bataraidhean lithium-adhair an urra ris an electrolyte solvent agus stuthan catod adhair;ann an 2006, Ogasawara et al.cleachdadh Mass spectrometer, chaidh a dhearbhadh airson a’ chiad uair gun deach Li2O2 a oxidachadh agus gun deach ocsaidean a leigeil ma sgaoil aig àm cosgais, a dhearbh an tionndadh electrochemical de Li2O2.Mar sin, tha bataraidhean lithium-adhair air mòran aire fhaighinn agus leasachadh luath.
② Bataraidh lithium-sulfair
Is e siostam bataraidh àrd-sgoile a th’ ann am bataraidh lithium-sulfair a tha stèidhichte air an ath-bhualadh ath-thionndaidh de phrotadh comas sònraichte àrd (1675mAh / g) agus meatailt lithium (3860mAh / g), le bholtadh sgaoilidh cuibheasach timcheall air 2.15V.Faodaidh an dùmhlachd lùth teòiridheach ruighinn 2600wh / kg.Tha na buannachdan aig na stuthan amh aige airson cosgais ìosal agus càirdeas àrainneachd, agus mar sin tha comas leasachaidh mòr aige.Faodar innleachd bataraidhean lithium-sulfair a lorg air ais gu na 1960n, nuair a chuir Herbert agus Ulam a-steach airson patent bataraidh.Chleachd prototype a’ bhataraidh lithium-sulfair seo lithium no lithium alloy mar an stuth electrode àicheil, sulbhur mar an stuth electrode dearbhach agus air a dhèanamh suas de amines shàthaichte aliphatic.de electrolyte.Beagan bhliadhnaichean às deidh sin, chaidh bataraidhean lithium-sulfair a leasachadh le bhith a’ toirt a-steach fuasglaidhean organach leithid PC, DMSO, agus DMF, agus fhuaireadh bataraidhean 2.35-2.5V.Aig deireadh nan 1980n, chaidh ethers a dhearbhadh gu bhith feumail ann am bataraidhean lithium-sulfair.Ann an sgrùdaidhean às deidh sin, tha lorg electrolytes stèidhichte air ether, cleachdadh LiNO3 mar chur-ris electrolyte, agus moladh electrodan dearbhach co-dhèanta gualain / sulfair air fosgladh àrdachadh rannsachaidh bataraidhean lithium-sulfair.
02 Prionnsabal obrach bataraidh lithium-adhair agus bataraidh lithium-sulfair
① Bataraidh Li-adhair
A rèir diofar stàitean an electrolyte a thathar a’ cleachdadh, faodar bataraidhean lithium-air a roinn ann an siostaman uisgeach, siostaman organach, siostaman tar-chinealach uisge-organach, agus bataraidhean lithium-adhair uile-stàite.Nam measg, mar thoradh air comas sònraichte ìosal bataraidhean lithium-adhair a’ cleachdadh electrolytes stèidhichte air uisge, duilgheadasan ann a bhith a’ dìon lithium meatailt, agus droch reversibility an t-siostam, bataraidhean lithium-èadhar organach neo-uisgeach agus lithium-air uile-stàite. tha bataraidhean air an cleachdadh nas fharsainge an-dràsta.Rannsachadh.Chaidh bataraidhean lithium-adhair neo-uisgeach a mholadh an toiseach le Abraham agus Z.Jiang ann an 1996. Tha an co-aontar ath-bhualadh sgaoilidh ri fhaicinn ann am Figear 1. Is e an ath-bhualadh cosgais a chaochladh.Bidh an electrolyte sa mhòr-chuid a’ cleachdadh electrolyte organach no electrolyte cruaidh, agus is e an toradh sgaoilidh Li2O2 sa mhòr-chuid, tha an toradh do-sgaoilte anns an electrolyte, agus tha e furasta a chruinneachadh air an èadhar adhartach electrode, a’ toirt buaidh air comas sgaoilidh bataraidh lithium-adhair.
Tha na buannachdan aig bataraidhean lithium-èadhair le dùmhlachd lùtha ultra-àrd, càirdeas àrainneachdail, agus prìs ìosal, ach tha an rannsachadh aca fhathast na òige, agus tha mòran dhuilgheadasan ri fhuasgladh fhathast, leithid catalysis lughdachadh lughdachadh ocsaidean, an permeability ocsaidean agus hydrophobicity electrodes adhair, agus cuir dheth electrodan adhair msaa.
② Bataraidh lithium-sulfair
Bidh bataraidhean lithium-sulfair sa mhòr-chuid a’ cleachdadh todhar eileamaideach sulbhur no sulbhur mar stuth electrode adhartach a’ bhataraidh, agus tha lithium meatailteach air a chleachdadh sa mhòr-chuid airson an dealan àicheil.Tron phròiseas sgaoilidh, tha an lithium meatailt a tha suidhichte aig an electrode àicheil air a oxidachadh gus dealan a chall agus ianan lithium a ghineadh;an uairsin thèid na dealanan a ghluasad chun an dealan dearbhach tron chuairt a-muigh, agus tha na h-ianan lithium a chaidh a chruthachadh cuideachd air an gluasad chun an electrode dearbhach tron electrolyte gus freagairt le sulbhur gus polysulfide a chruthachadh.Lithium (LiPSs), agus an uairsin freagairt a bharrachd gus lithium sulfide a ghineadh gus am pròiseas sgaoilidh a chrìochnachadh.Rè a ’phròiseas cosgais, bidh ions lithium ann an LiPSn a’ tilleadh chun electrode àicheil tron electrode, fhad ‘s a bhios dealanan a’ tilleadh chun electrode àicheil tro chuairt taobh a-muigh gus lithium meatailt a chruthachadh le ions lithium, agus tha LiPSn air an lughdachadh gu sulbhur aig an electrode adhartach gus an pròiseas cosgais.
Tha am pròiseas fuasglaidh de bataraidhean lithium-sulfair gu ìre mhòr mar ath-bhualadh electroceimiceach ioma-cheum, ioma-dealanach, ioma-ìre ioma-ìre air an catod pronnasg, agus tha LiPSn le faid slabhraidh eadar-dhealaichte air an cruth-atharrachadh a-steach dha chèile tron phròiseas cosgais-sgaoilidh.Rè a 'phròiseas sgaoilidh, tha an fhreagairt a dh'fhaodadh tachairt aig an dealan-dealanach air a shealltainn ann am Figear 2, agus tha an ath-bhualadh aig an dealan àicheil air a shealltainn ann am Figear 3.
Tha buannachdan bataraidhean lithium-sulfair gu math follaiseach, leithid comas teòiridheach fìor àrd;chan eil ocsaidean anns an stuth, agus cha tachair ath-bhualadh mean-fhàs ocsaidean, agus mar sin tha an coileanadh sàbhailteachd math;tha goireasan sulbhur pailt agus tha sulbhur eileamaideach saor;tha e càirdeil don àrainneachd agus tha puinnseanta ìosal aige.Ach, tha cuid de dhuilgheadasan dùbhlanach aig bataraidhean lithium-sulfair, leithid buaidh shuttle lithium polysulfide;insulation sulbhur eileamaideach agus na toraidhean sgaoilidh aige;duilgheadas atharrachaidhean meud mòr;na duilgheadasan SEI neo-sheasmhach agus sàbhailteachd air adhbhrachadh le lithium anodes;iongantas fèin-sgaoilidh, msaa.
Mar ghinealach ùr de shiostam bataraidh àrd-sgoile, tha luachan comas sònraichte teòiridheach fìor àrd aig bataraidhean lithium-adhair agus bataraidhean lithium-sulfair, agus tha iad air aire fharsaing a tharraing bho luchd-rannsachaidh agus margaidh bataraidh àrd-sgoile.Aig an àm seo, tha an dà bataraidh seo fhathast mu choinneimh mòran dhuilgheadasan saidheansail agus teicnigeach.Tha iad aig ìre rannsachaidh tràth de leasachadh bataraidh.A bharrachd air comas sònraichte agus seasmhachd an stuth catod bataraidh a dh’ fheumar a leasachadh tuilleadh, feumar prìomh chùisean leithid sàbhailteachd bataraidh fhuasgladh gu sgiobalta.Anns an àm ri teachd, tha an dà sheòrsa bataraidh ùr seo fhathast feumach air leasachadh teignigeach leantainneach gus cuir às do na h-uireasbhaidhean aca gus cothroman tagraidh nas fharsainge fhosgladh.
Ùine puist: Giblean-07-2023