In der Lithium-Schwefel-Batterietechnologie wurden neue Fortschritte erzielt

Umfassende Berichte des OFweek-Lithium-Stromnetzes: Derzeit die wichtigsten internationalen Technologien zur Speicherung chemischer Energie, einschließlich Natrium-Schwefel-Batterien, lithium-batterien, Durchflussbatterien, Blei-Säure-Batterien, lithium-eisenphosphat-batterien usw. Das Dalian-Institut für chemische Physik, die chinesische Akademie der Wissenschaften, sagen Forscher, da die Industrie für erneuerbare Energien und die Entwicklung der Industrie für Elektrofahrzeuge nach Ländern der Energiespeichertechnologie und -industrie große Bedeutung beimessen, alle Arten neuartiger Forschung im Bereich elektrochemischer energiespeicherbatterien und Entwicklung des technologischen Fortschritts. Zu den repräsentativeren gehören Durchflussbatterien, Lithiumbatterien und Lithiumluftbatterien usw., aber die technologische Entwicklung steht vor einigen echten Herausforderungen.

Flow-Batterie-Energiespeichertechnologie

Durchflussbatterien werden üblicherweise durch flüssige Wirkstoffe REDOX-Reaktionsenergie und chemische Energieumwandlung hergestellt, um die Speicherung elektrischer Energie und die Freisetzung elektrochemischer Energiespeicher zu realisieren. Aufgrund seiner Leistung und Kapazität unabhängig voneinander, kann die Tiefe der Ladung und Entladung, Sicherheit, gut solche herausragenden Vorteile, ist eine der besten Wahl für Energiespeicherbereiche geworden.

Durchflussbatterien wurden seit ihrer Erfindung in den 1970er Jahren vom Labor bis zum Unternehmen, vom Prototyp bis zum Standardprodukt, vom Modell bis zur kommerziellen Werbefunktion, seit der Kindheit skaliert, von einzeln bis umfassend, es gibt Hunderte von Batterien Umsetzung aller Arten von Projekten, kumulierte installierte Gesamtleistung von ca. 40 Gigawatt.

Alle Vanadium-Flow-Batterien mit einer installierten Leistung von 35 MW sind derzeit die am häufigsten verwendeten Flow-Batterien. Im Dalian Institut für chemische Physik der chinesischen Akademie der Wissenschaften zur technischen Unterstützung von Dalian und Energy Storage Technology Development Co., LTD. (im Folgenden als "schmelzender Secco-Energiespeicher" bezeichnet) und das Dalian Chemical Institute of Cooperation realisieren die gesamten Vanadium-Flow-Batterien der wichtigsten Materialien und der Massenproduktion. Die Elektrolytprodukte wurden nach Japan, Südkorea, in die USA, nach Deutschland und Deutschland exportiert Großbritannien. Entwickeln Sie hohe Selektivität, hohe Haltbarkeit, niedrige Kosten der Fluorionenleitungsmembran Leistung ist besser als die der perfluorierten Sulfonsäure-Ionenaustauschmembran, der Preis war nur etwa 10% der letzteren, brechen Sie die gesamten realen Vanadium-Flow-Batterien Kosten " Engpass".

Durch strukturelle Optimierung und Anwendung neuer Materialien hat sich die Nennstromdichte von Vanadium-Durchflussbatterien von ursprünglich 80 ma / c auf 120 increased erhöht, und ma / c hat die gleiche Leistung beibehalten. Die Stromkosten sind um fast 30% gesunken 32 kW, wurde in die USA und nach Deutschland exportiert. Entworfen und gebaut im Mai 2013, ist das weltweit größte 5-MW / 10-MW-Stream-All-Vanadium-Batterie-Energiespeichersystem in Guodian Longyuan der Erfolg von NiuShi 50-MW-Windparks im Parallelbetrieb. Seitdem sukzessive in Jinzhou mit 3 MW / 6 Megawatt Windkraftnetz-Energiespeicherprojekten und guodianischen Frieden 2 MW / 4 MW Energiespeicherprojekte umgesetzt, ist auch unser Land, um die Bedeutung von Energiespeicher-Geschäftsmodellen zu untersuchen.

Alle Vanadium-Flow-Batterien sind Japans Sumitomo-Elektrofeld. Im Jahr 2010 wird das Unternehmen, um das Geschäft mit Durchflussbatterien wieder aufzunehmen, 2015 mit 15 MW / Gesamt-Vanadium-Durchflussbatterien fertiggestellt, wenn das 60-MW-Kraftwerk verwendet wird, um die lokale Hokkaido-Drucklast und die Stromqualität im großen Solarstromnetz erfolgreich zu lösen Die Umsetzung dieses Projekts wird ein weiterer Meilenstein für alle Vanadium-Flow-Batterien sein. Im Jahr 2014 haben die US-amerikanischen Unternehmen UniEnergy Technologies, LLC (UET) im US-amerikanischen Ministerium für Energie und saubere Fondsunterstützung in Washington das Energiespeichersystem für alle Vanadiumbatterien mit 3 MW / 10 MW eingerichtet. UET Unternehmen wird zum ersten Mal in der Projektanwendung und der Mixed-Acid-Elektrolyt-Technologie die Energiedichte um ca. 40% erhöhen und kann das Vanadium-Flow-Batterie-Nutzungsfenster im Temperatur- und Spannungsbereich erweitern, den Energieverbrauch des Wärmemanagements senken.

Gegenwärtig ist die Verbesserung der Energieeffizienz von Durchflussbatterien und der Systemzuverlässigkeit sowie die Reduzierung der Kosten ein wichtiges Thema für die Verbreitung und Anwendung der Durchflusszellenmasse. Die Entwicklung von hochleistungsbatteriematerialien, die Optimierung des strukturellen Designs und die Reduzierung des Batterieinnenwiderstands ist eine Schlüsseltechnologie. Vor kurzem haben Zhang hua und sein Team durch die Innovation des Batteriematerials und der Strukturinnovation die Gesamt-Vanadium-Durchflussbatterien der einzelnen Batterie in 80 ma / / c ㎡ Arbeitsstromdichte, Lade- und Entladungsenergieeffizienz von 81% a auf 93% erhöht beweisen Sie vor einigen Jahren voll und ganz, dass es einen weiten Raum für Entwicklung und Perspektiven gibt.

Lithium-Ionen-Batterietechnologie

In den letzten Jahren hat sich die traditionelle Lithium-Ionen-Batterietechnologie weiterentwickelt, aber die Batterie als Energie kann die Anforderungen der Anwendung immer noch nicht erfüllen. Die Batterietechnologie ist immer noch der größte Engpass bei der Entwicklung tragbarer elektronischer Geräte und Elektrofahrzeuge. Um einen innovativen Durchbruch bei der Hochenergiebatterietechnologie zu erzielen, werden die Forscher die Richtungswahl für eine höhere Energiedichte von Lithiumbatterien und Lithiummetall-Luftbatterien wie Luft durchbrechen und bestimmte Fortschritte erzielen. Einige neue Batterietechnologien haben bereits Anzeichen einer tatsächlichen Anwendung gesehen.

Nach den neuesten Nachrichten haben Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten die Lithium-Schwefel-Batterie durchbrochen und stehen vor großen Hindernissen - Problem der Elektrolytlösung, schnelles Lösen des Ausfalls der Lithium-Schwefel-Batterie, der Durchbruch wird voraussichtlich die Wettbewerbsfähigkeit des Marktes für Lithium-Schwefel-Batterien erheblich verbessern. In der Veröffentlichung im British Royal Society Journal of Nanoscale Paper der University of California, Riverside Bourns College of Engineering, haben Forscher angekündigt, kürzlich erfolgreich ein nanoskaliges Schwefelpartikel entwickelt zu haben, bei dem die Kombination von Siliziumdioxid, das durch das Kathodenmaterial gebildet wird, die Lithiumbatterie verhindern kann Elektrolyt, die Auflösung einer signifikanten Steigerung der Batterieleistung.

Lithium-Schwefel-Batterien sind Schwefelelemente als Anode, Metalllithium als negative Elektrode einer Batterie, deren Theorie als die Energiedichte von 2600 wh / kg, die tatsächliche Energiedichte bis zu 450 wh / kg. Elementarer Schwefel niedriger Preis zur gleichen Zeit, Ertrag reich, umweltfreundlich, ist der Industrialisierung der Hochenergie-Batterietechnologie am nächsten.

International sind einige typische F & E-Hersteller von Lithium-Schwefel-Batterien American SionPower, Polyplus, Moltech, British Oxis und Südkoreas Samsung usw., von denen die Ergebnisse von SionPower am repräsentativsten für das Unternehmen sind. Im Jahr 2010 ist SionPower Unternehmen, das Lithium-Schwefel-Batterien auf das unbemannte Luftfahrzeug (UAV) durch Solarbatterien während des Tages, Nachtentladungsleistung, die den unbemannten Luftfahrzeug (UAV) Flugrekord von 14 Tagen in Folge erstellt, erfolgreicher Anwendung Beispiel für Lithium-Schwefel-Batterien. Zu Hause hat die Lithiumbatterieforschung, die hauptsächlich in Dalian durch die chinesische Akademie der Wissenschaften, das chinesische Institut für chemische Verteidigung, das Pekinger Institut für Technologie und andere wissenschaftliche Forschungseinheiten konzentriert wurde, in den letzten Jahren eine rasante Entwicklung erzielt. Gegenwärtig ist die heimische Entwicklung von Lithium-Schwefel-Batterien weltweit führend in der Energiedichte (> 450 Wh / kg), aber das normale Laden und Entladen nach Dutzenden von Malen, die Energiedichte ist stark gedämpft, ist von großer Bedeutung für Verbesserung der Lebensdauer.

Lithium-Schwefel-Batterien stehen auf der ganzen Welt im Wettbewerb um Forschung und Entwicklung von Spitzentechnologie, deren Industrialisierungsaussichten weit verbreitet sind. Die Erhöhung der Lebensdauer des Lade- und Entladezyklus von Batterien und die Verwendung der Sicherheit werden zum Schlüssel für die Entwicklung der Industrialisierung von Lithium-Schwefel-Batterien.

Metallluftbatterien

Gegenwärtig haben vor allem die Metall-Lithium-Luftbatterien - Luftbatterien - die Aufmerksamkeit der Menschen auf sich gezogen, und es wurden viele wichtige Fortschritte erzielt.

Lithium-Luft-Batterien mit Metall-Lithium als negativer Elektrode, dem Luftsauerstoff als positivem aktiven Material, bewirken durch elektrochemische Reaktion zwischen Lithium und Sauerstoff eine gegenseitige Umwandlung von elektrischer Energie und chemischer Energie. Die Theorie der Batterieenergiedichte beträgt etwa 3500 wh / kg, das 10-fache für Lithiumionenbatterien und Benzin. Länder auf der ganzen Welt, die sich auf mögliche Anwendungen von Lithium-Luft-Batterien konzentrieren, müssen die entsprechenden Forschungsarbeiten durchführen. IBM hat sich dem "Batterie 500" -Projekt verschrieben, um das Ziel zu erreichen, dass das Elektroauto eine Reichweite von 500 Meilen auflädt. Und von dem Unternehmen wie japanischen Agms beitreten wird das Diaphragma und der Elektrolyt schieben.

Lithium-Luft-Batterie ist kein neues Konzept, das erstmals 1976 von Forschern des Lockheed entwickelt wurde. Im Jahr 1996, Abraham durch organische elektrolytische Flüssigkeitssystem vorgeschlagen, schaffen eine neue Situation die Untersuchung von Lithium-Luft-Batterien. Gegenwärtig konzentriert sich die Lithium-Luft-Batterieforschung hauptsächlich auf das Positive, sie entscheidet direkt über die technischen Spezifikationen der Batterie. Energiedichte, am repräsentativsten sind die Graphenmaterialien. Forscher im pazifischen Nordwesten des US-amerikanischen Labors haben eine Art geschichtetes Graphenmaterial mit Blasenstruktur hergestellt, um die entladungsspezifische Kapazität von etwa 15000 mAh / g zu erreichen, weit mehr als bei den vorhandenen lithium-ionen-batterien.

Das Laden und Entladen von Lithium - Luft, die bei der Herstellung von Sauerstoffzwischenprodukten entsteht, reagiert jedoch mit Kohlenstoffmaterial, Elektrolyt, was zu einer großen Anzahl von Nebenprodukten wie Lithiumcarbonat usw. führt Zellzyklus ist das Engpassproblem seiner Entwicklung. In der Anode werden poröses Gold- und Titancarbid von Bruce und andere verwendet, die das unerwünschte Ereignis wirksam hemmen können. Die Beibehaltungsrate der Kapazität von 100 Zyklen beträgt mehr als 95%.

Eine hohe Energiedichte ist der Hauptvorteil von Lithium-Luft-Batterien, und die Zyklenstabilität ist der Schlüssel zur Entwicklung ihrer Technologie und ihrer Probleme. Andererseits der Kathodenschutz und die Reinigung der Hemmung von metallischem Lithium und Lithiumdendriten beim Laden und Entladung, hochaktive katalytische Kathodenkomponente und die Selektivität der Luftfilmentwicklung, Integrationstechnologie für das Batteriestrukturdesign usw. ist alles, was der praktische Anwendungsprozess benötigt, um das Problem effektiv zu lösen.

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