01 Pîlên lîtium-hewa û bataryayên lîtium-sulfurê çi ne?
① Pîlê Li-air
Pîlê lîtium-hewayê oksîjenê wekî reaktant elektroda erênî û lîtiumê metal wekî elektroda neyînî bikar tîne.Ew xwedan tîrêjek enerjiyê ya teorîkî ya bilind (3500wh / kg) ye, û dendika enerjiya wê ya rastîn dikare bigihîje 500-1000wh / kg, ku ji pergala pîlê lîtium-ionê ya kevneşopî pir bilindtir e.Pîlên lîtium-hewayê ji elektrodên erênî, elektrolît û elektrodên neyînî pêk tên.Di pergalên bataryayên ne-avî de, oksîjena paqij naha wekî gaza reaksiyonê tê bikar anîn, ji ber vê yekê ji bataryayên lîtium-hewayê jî dikarin bataryayên lîtium-oksîjenê jî bi nav bikin.
Di 1996 de, Abraham et al.di laboratûvarê de yekem bataryaya lîtium-hewayê ya ne-avî bi serfirazî berhev kir.Dûv re lêkolîneran dest pê kir ku bala xwe bidin reaksiyona elektrokîmyayî ya hundurîn û mekanîzmaya bataryayên lîtium-hewa yên ne-avî;di 2002 de, Read et al.dît ku performansa elektrokîmyayî ya bataryayên lîtium-hewayê bi rûberê elektrolîtê û materyalên katodê hewa ve girêdayî ye;di 2006 de, Ogasawara et al.Spectrometera girseyê hat bikaranîn, cara yekem hat îsbat kirin ku Li2O2 di dema barkirinê de oksîjen bûye û oksîjen derketiye, ku vegerandina elektrokîmyayî ya Li2O2 piştrast kir.Ji ber vê yekê, bataryayên lîtium-hewayê gelek baldarî û pêşkeftina bilez wergirtine.
② Battery Lithium-sulfur
Pîlê lîtium-sulfurê pergalek bataryayê ya duyemîn e ku li ser bingeha reaksiyona vegerê ya kelûmêra kapasîteya taybetî ya bilind (1675 mAh / g) û metalê lîtium (3860 mAh / g) ye, bi voltaja dakêşana navînî bi qasî 2.15V.Dendika enerjiya wê ya teorîkî dikare bigihîje 2600wh/kg.Materyalên wê yên xav xwedî avantajên lêçûnek kêm û dostaniya jîngehê ne, ji ber vê yekê ew xwedan potansiyela pêşkeftinê ya mezin e.Dahênana bataryayên lîtium-sulfurê dikare di salên 1960-an de were şopandin, dema ku Herbert û Ulam serlêdana patenta bataryayê kirin.Prototîpa vê pîlê lîtium-sulfurê lîtium an alikariya lîtiumê wekî materyalê elektrodê neyînî, kewkur wekî materyalê elektrodê erênî û ji amînên têrbûyî yên alifatîk pêk tê bikar anîn.ya elektrolîtê.Çend sal şûnda, bataryayên lîtium-sulfurê bi danasîna solavên organîk ên wekî PC, DMSO, û DMF hatin çêtir kirin, û bataryayên 2.35-2.5V hatin bidestxistin.Di dawiya salên 1980-an de, ethers hate îsbat kirin ku di bataryayên lîtium-sulfurê de bikêr in.Di lêkolînên paşîn de, vedîtina elektrolîtên bingeh-ether, karanîna LiNO3 wekî lêzêdekirina elektrolîtê, û pêşniyara elektrodên erênî yên pêkhatî yên karbon/sulfurê, geşbûna lêkolînê ya bataryayên lîtium-sulfurê vekiriye.
02 Prensîba xebatê ya pîlê lîtium-hewayê û battera lîtium-sulfurê
① Pîlê Li-air
Li gorî rewşên cihêreng ên elektrolîta ku têne bikar anîn, bataryayên lîtium-hewayê dikarin li pergalên avî, pergalên organîk, pergalên hybrid ên av-organîk, û bataryayên lîtium-hewayê yên hemî-zelal-dewletê werin dabeş kirin.Di nav wan de, ji ber kêmbûna kapasîteya taybetî ya bataryayên lîtium-hewa yên ku elektrolîtên bingeh-avê bikar tînin, zehmetiyên di parastina metala lîtiumê de, û vegerandina nebaş a pergalê, bataryayên lîtium-hewa organîk ên ne-avî û lîtium-hewa-dewleta hemî hişk. bataryayên niha bi berfirehî tên bikaranîn.Lêkolîn.Pîlên lîtium-hewa yên ne-avî cara yekem di sala 1996-an de ji hêla Îbrahîm û Z.Jiang ve hatin pêşniyar kirin. Hevkêşana reaksiyona dakêşanê di jimar 1 de tê nîşandan. Reaksiyona barkirinê berevajî ye.Elektrolît bi giranî elektrolîta organîk an elektrolîta zexm bikar tîne, û hilbera dakêşanê bi piranî Li2O2 e, hilber di elektrolîtê de bêserûber e, û hêsan e ku li ser elektrodê hewayê erênî were berhev kirin, bandorê li kapasîteya dakêşanê ya pîlê lîtium-hewayê dike.
Pîlên lîtium-hewayê xwedî avantajên dendika enerjiyê ya pir-bilind, dostaniya jîngehê, û bihayê kêm in, lê lêkolîna wan hîn di destpêka xwe de ye, û hîn jî gelek pirsgirêk hene ku bêne çareser kirin, wek katalîzasyona reaksiyona kêmkirina oksîjenê, Permebûna oksîjenê û hîdrofobîbûna elektrodên hewayê, û neçalakkirina elektrodên hewayê hwd.
② Battery Lithium-sulfur
Pîlên lîtium-sulfurê bi gelemperî wekî materyalê elektroda erênî ya pîlê sulfura hêmanan an pêkhateyên sulfur-ê bikar tînin, û lîtium-metal bi giranî ji bo elektroda neyînî tê bikar anîn.Di dema pêvajoya dakêşanê de, lîtium metal ku li elektroda neyînî ye tê oksîdan ku elektronek winda bike û îyonên lîtiumê çêbike;wê demê elektron bi rêya çerxa derve ve derbasî elektroda erênî dibin, û îyonên lîtiumê yên ku têne hilberandin jî bi elektrolîtê ve têne veguheztin elektroda erênî ku bi sulfur re reaksiyonê bikin û polîsûlfîdê çêbikin.Lithium (LiPSs), û dûv re jî bertek nîşan dide ku sulfide lîtium hilberîne da ku pêvajoya dakêşanê temam bike.Di pêvajoya barkirinê de, îyonên lîtiumê yên di LiPS-an de bi riya elektrolîtê vedigerin elektroda neyînî, dema ku elektron bi rêgezek derveyî vedigerin elektroda neyînî ku bi îyonên lîtiumê re metala lîtiumê çêbike, û LiPSs li elektroda erênî dibin sulfur da ku temam bikin. pêvajoya barkirinê.
Pêvajoya dakêşana bataryayên lîtium-sulfurê bi gelemperî reaksiyonên elektrokîmyayî yên pir-gav, pir-elektronî, pir-qonaxê ye ku li ser katoda sulfurê ye, û LiPS-ên bi dirêjiyên zincîreyên cihêreng di dema pêvajoya barkirinê-dakêşandinê de li hev têne guheztin.Di dema pêvajoya dakêşanê de, reaksiyona ku dibe ku li elektroda erênî çêbibe di Xiflteya 2-ê de, û reaksiyona li elektroda neyînî di jimar 3 de tê xuyang kirin.
Feydeyên bataryayên lîtium-sulfurê pir eşkere ne, wekî kapasîteya teorîkî ya pir bilind;di materyalê de oksîjen tune, û reaksiyona pêşkeftina oksîjenê dê çênebe, ji ber vê yekê performansa ewlehiyê baş e;Çavkaniyên kewkurtê pir in û kelûmê hêmanan erzan e;ew hawirdorparêz e û xwedî jehrî kêm e.Lêbelê, bataryayên lîtium-sulfurê di heman demê de hin pirsgirêkên dijwar jî hene, wekî bandora gemiya lîtium polysulfide;îzolekirina kelûmê hêman û hilberên wê yên dakêşanê;Pirsgirêka guhertinên mezin ên mezin;SEI û pirsgirêkên ewlehiyê yên ne aram ên ku ji hêla anodes lîtium ve têne çêkirin;diyardeya xwe-derxistina, hwd.
Wekî nifşek nû ya pergala bataryayê ya duyemîn, bataryayên lîtium-hewa û bataryayên lîtium-sulfurê xwedan nirxên kapasîteya taybetî ya teorîkî pir bilind in, û bala lêkolîner û bazara bataryayê ya duyemîn kişandine.Heya niha jî ev her du bataryayên hanê bi gelek pirsgirêkên zanistî û teknîkî re rû bi rû ne.Ew di qonaxa lêkolîna destpêkê ya pêşkeftina bateriyê de ne.Ji bilî kapasîteya taybetî û aramiya materyalê katodê batterê ku pêdivî ye ku bêtir were baş kirin, pirsgirêkên sereke yên wekî ewlehiya batterê jî hewce ne ku bi lez bêne çareser kirin.Di pêşerojê de, van her du celebên nû yên bataryayê hîn jî hewceyê çêtirkirina teknîkî ya domdar in da ku kêmasiyên xwe ji holê rakin da ku perspektîfên serîlêdanê yên berfireh vekin.
Dema şandinê: Avrêl-07-2023