Die schillernde Lithiumbatterie-Schwarz-Technologie, das Prinzip ändert sich ständig?

Die Geschichte des Energieverbrauchs der menschlichen Gesellschaft von vor 4 Milliarden Jahren bis vor 200 Jahren war der Einsatz von Photosynthese; Watt erfand die Dampfmaschine, die Verbrennungsmaschine der zweiten industriellen Revolution, und der Mensch begann, fossile Energie wie Kohle und Öl zu nutzen. In jüngster Zeit hat die Menschheit auf die umfassende Nutzung von Energie geachtet, die eine effiziente Sammlung, Speicherung und den Transport von Energie erfordert.

Der Mensch sammelt alle Energie und wandelt sie zuerst in Elektrizität um. Die Speicherung elektrischer Energie hat bei der Nutzung von Energie, die von elektrochemischen Geräten dominiert wird, von Kondensatoren über Batterien, Brennstoffzellen bis hin zu Superkondensatoren, höchste Priorität. Unterschiedliche Anwendungen verwenden unterschiedliche elektrochemische Geräte.

Professor Luyunfeng sagte auf dem Internationalen Forum für intelligente Energie, dass die Batterietypen unterschiedlich sind, aber der Zweck tatsächlich der gleiche ist. Sie alle möchten die Leistung groß, die Kapazitätsdichte hoch und die Lebensdauer lang machen. Wie macht man die Batterie? Zurück in der Natur, denn die Photosynthese ist der primitivste Energieumwandlungsprozess auf der Erde.

Sonnenlicht zersetzt Wasser in Chlorophyll in Elektronen und Protonen. Elektronen haben Elektronenkanäle und Protonen haben Protonenkanäle. Kohlendioxid wird durch interne Synthese in Kohlenwasserstoff umgewandelt. Das Wichtigste in diesem Prozess ist ein unabhängiges Proton und elektronische Kanäle.

Dies gilt auch für Lithiumbatterien. Lithium-Ionen-Batterien waren ursprünglich Lithium-Eisenphosphat gegenüber Graphit. Negativer Graphit, positives Lithiumeisenphosphat. Beim Entladen verliert das im Graphit eingebettete Lithium Elektronen, wird zu Lithiumionen und läuft mit Eisenphosphat aus, um Lithiumeisenphosphat zu werden.

Die Beziehung zwischen Lithiumionen und Elektronen ist voneinander abhängig. Es gibt kein Ion ohne Elektronen und es gibt kein Elektron ohne Ionen. Die langsame Geschwindigkeit zwischen den beiden bestimmt die Leistung der Batterie. Darüber hinaus beeinflusst die Stabilität von Lithium-Ionen-Kanälen und leitenden Leitungen die Batterielebensdauer.

Aus diesem Prozess ist ersichtlich, dass es wichtig ist, effiziente und stabile Ionenelektronenkanäle zu etablieren, um Lithium-Ionen-Batterien zu Batterien mit hoher Energiedichte, hoher Leistung und langer Lebensdauer zu machen.

Die Einrichtung eines effizienten und unabhängigen Ionenelektronenkanals kann aus dem Material heraus funktionieren. Lithium-Ionen-Batteriematerialien sind im Allgemeinen schlecht leitend, während Holzkohle die Leitfähigkeit erhöhen kann. Die Lithium-Ionen-Leitfähigkeit ist auch nicht gut genug. Sie können die Partikel kleiner machen, damit sich die Lithium-Ionen nicht zu weit bewegen müssen. Deshalb ist das auf dem Markt erhältliche lithium-batterie-Elektrodenmaterial immer kleiner. Darüber hinaus können kleine Partikel die Struktur stabiler machen.

Gegenwärtig ist auch der größte Teil der Forschungsrichtung von Lithiumbatterien dieselbe. Für Elektrodenmaterialien werden Ionen und Elektronen benötigt. Die wissenschaftliche Lösung besteht darin, Graphen, Kohlenstoffröhren und natürlich andere Kohlenstoffverbindungen zu verwenden. Das Material wird dann zu Nanopartikeln verarbeitet oder die Nanodrähte werden mit Kohlenstoffröhren kombiniert, so dass der Prozess der Leitung von Elektronenionen erreicht werden kann und die Struktur sehr stabil gemacht werden kann.

Nehmen Sie als Beispiel Nanodrähte. Nanodrähte und Verbundstrukturen, die sich mit Kohlenstoffrohren schneiden, weisen eine sehr gute Leitfähigkeit auf und sind ausgezeichnete Materialien für Superkondensatoren. Um die Ionenleitfähigkeit zu beschleunigen, wird auch Vanadiumpentoxid verwendet. Es ist ein Schichtmaterial und hat viel Platz für sich. Wir können den Schichtabstand von 0,35 Nanometer auf 0,45 Nanometer weiter erweitern. Lithium-Ionen läuft schneller. Dieser Komplex kann nicht nur als Material für Superkondensatoren, sondern auch als Material für Natriumbatterien und Natriumkondensatoren verwendet werden. Schließlich ist Natrium billiger und weitaus häufiger als Lithium.

Nanopartikel sind ebenfalls üblich, aber es wird noch mehr geforscht. Neben dem direkten Mischen von Nanopartikeln mit Kohlenstoffröhren besteht auch die Möglichkeit, kleine Nanopartikel zu Kugeln und Kohlenstoffröhren zusammenzusetzen. Diese Struktur ermöglicht es der Batterie, eine höhere Verdopplungsrate und eine längere Lebensdauer zu haben.

Erwähnenswert ist, dass Nanopartikel häufig zu öliger, dh natürlicher Wasserabstoßung verarbeitet werden. Die andere ist hydrophil, was eine spezielle Behandlung erfordert. Normalerweise adsorbieren Kohlenstoffröhrchen leicht Acrylsäure. Wenn die Nanopartikel mit Kohlenstoffröhrchen kombiniert werden, können die Kohlenstoffröhrchen zunächst etwas Acrylsäure adsorbieren.

Darüber hinaus gibt es eine einfachere Methode, die als Sprühtrocknung bezeichnet wird. Das heißt, die Nanopartikel, Kohlenstoffröhren oder leitfähigen Gegenstände werden direkt gesprüht und getrocknet, um Partikel herzustellen. Ein Vorteil davon ist, dass während des Sprühprozesses Kohlenstoffrohre verlängert werden und Materialien wie Eisenoxid eine spezielle Struktur bilden, so dass die Außenseite des Materials nicht leitend ist, aber das Innere eine gute elektrische Leitfähigkeit aufweist. Dieses technische Prinzip ist so einfach zu industrialisieren wie Sprühmilchpulver.

Batteriematerialien haben nicht nur positive und negative Pole, sondern auch Elektrolyte sind äußerst kritisch. Gegenwärtig haben Forscher ein Additiv entwickelt, das die Unbeweglichkeit negativer Ionen im Elektrolyten erreichen kann und bei dem sich nur positive Ionen bewegen. Auf diese Weise wird die Bewegungsgeschwindigkeit von Lithiumionen um geometrische Vielfache erhöht, und der akku kann mit hoher Vergrößerung geladen und entladen werden, um ein schnelles Laden zu erreichen.

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