Warum sollte die Lithium-Luft-Batterietechnologie Nebenwirkungen verhindern?

Tatsächlich stammt die Hauptstromversorgung der Batterie in den letzten Jahren aus der schnell wachsenden Nachfrage der Branche nach Batteriebetrieben. Daher ist bei der Entwicklung der Batterietechnologie und der Technologie im Prozess der praktischen Anwendung häufig die Notwendigkeit einer Batteriebatterie am wichtigsten , und an diesem Punkt, wenn die Lithiumbatterie selbst bei geringer Vergrößerung leer ist, führt eine starke Polarisation unweigerlich zu einer sehr nicht idealen Energieeffizienz und dem Leistungsverhältnis, dies ist auch im Bereich der Leistungsbatterie für ein praktisch wichtiges Hindernis zu überwinden.

Lithium-Luft-Batterie ist eine sehr potenzielle hochleistungsbatterietechnologie, die Verwendung von Lithiummetall und Sauerstoff reversible Reaktion, die theoretische Obergrenze der Energiedichte von 11000 Wh / kg, weit mehr als der Pool ist die tatsächliche Energiedichte von 200 + Wh / kg, das in Wissenschaft und Industrie zur Folge hat, wird in Zukunft allgemein als Batterie auf dem Gebiet der Reverse-Technologie angesehen. Aber die Forschung an leeren lithiumbatterien in der Industrie hat viele Fragen aufgeworfen, viele Leute denken, dass Lithium Luftbatterien definiert (Sauerstoff) sollte als Lithiumkomplex bezeichnet werden, Reaktionsmechanismus, die Polarisation geringer Wirkungsgrad, schlechte Zykluslebensdauer, ist nicht die Zukunft (Leistungsbatterienachfrage als treibende Kraft für die wichtige Industrie) in der Entwicklungsrichtung der Batterieindustrie Natürlich arbeiten die Forscher in diesem Prozess daran, viele Erfolge zu erzielen und eine eingehende Diskussion in Richtung Zukunft zu führen.

Kürzlich haben Wissenschaftler in den Vereinigten Staaten und in der Zeitschrift NATURE einen Durchbruch bei der Untersuchung von Lithium-Luft-Batterien erzielt. In der Zeitschrift NATURE kann ein Erfolg in der Luftzirkulation von über 700 Batterien erzielt werden, der gut gelöst ist, bevor viele Systeme nur mit reinem Sauerstoff reagieren können ist sehr arm, oft ein paar Dutzend Mal), auf dem Gebiet der wissenschaftlichen Forschung haben große Fortschritte gemacht. In diesem Artikel wird der Autor den Forschungsfortschritt des Inhalts vorstellen und die praktische Industrialisierung der leeren Lithiumbatterietechnologie vorschlagen Aussicht in die Zukunft.

1 leere Diskussion über das Konzept der Lithiumbatterietechnologie hemmt die Bedeutung des unerwünschten Ereignisses

Ein großer Vorteil der Technologie der leeren Lithiumbatterie ist, dass die theoretische maximale Dichte von 11000 wh / kg fast der von fossilen Brennstoffen entspricht. Die Daten sind jedoch nur die optimistischste Schätzmethode.

Wenn Sie bei der Vorbereitung der Reaktion die Qualität von O2 nicht berechnen, denken Sie, dass es unerschöpflich ist, aus der Luft können natürlich reine Lithium-Energieänderungswerte in der Reaktion sein, um den Idealwert von 11500 wh / kg direkt zu berechnen (unten). Die Berechnung ist jedoch eigentlich nicht streng: 1) Das Reaktionssystem der spezifischen Energieberechnung sollte nicht zusätzlich zur Qualität des Reaktionsgases geworfen werden, wenn die Qualität der Berechnung in das O2 die Energiedichte der Reaktion ist Das System wird bald auf 3500 wh / kg reduziert. 2) Lithium wird tatsächlich mit fast allen Komponenten in der Luft der irreversiblen Reaktion kompliziert, was einer der Engpässe der Lithiumbatterie-Leersystemtechnologie ist.

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Die Berechnung der theoretischen Energiedichte von Lithium-Luft-Batterien (ohne Berücksichtigung der Sauerstoffqualität) aus JeffDahns Bericht "Elektrisch wiederaufladbares Metall - Luft-Batterien im Vergleich zu fortgeschrittenen lithium-ionen-batterien".

Tatsächlich ist die strikte Definition von Lithium-Luft-Batterien (Li-Luft) lithium-batterie-Sauerstoff (O2) Li - und die Hemmung der Lithium-Komplex-Reaktion mit anderen Komponenten in der Luft. Tatsächlich sind Lithium-Luft-Batterien eine der wichtigsten zuerst zu lösenden das Grundproblem.

2, die Lösung in diesem Papier

Die Lösung lautet: In einer CO2-Atmosphäre, die im elektrochemischen Ladungszyklus der Lithiumanode wiederholt wird, wird die oberflächenerzeugte Li2CO3 / C-Verbundbeschichtung hergestellt. Forscher verwenden SEM, EELS, XPS für die Schicht mit dichter Morphologie, chemischem Zustand und Element, das zur Charakterisierung des Elements verwendet wurde Existenzsituation, bestätigt, dass die Bildung der Schicht. Dann auf der Schutzschicht Lithium ElektrizitätDie Test fanden sie, dass selbst in der tiefen Zirkulation von Lithium alle Strippingtest (0,5 mA / cm2) lief, kann es wöchentlichen Zyklus von Lithium / Material implementieren Mit einer Aufbewahrungskapazität von 99,97% sind die Daten weitaus höher als andere Forschungsergebnisse in der Branche.

3, die Ganzzellreaktion, die Lebenssituation und die Optimierung des Schutzschichtvorbereitungsprozesses

Mit der MoS2-Anode, der Kathode, bildete die Schutzschicht aus Lithium-EMIM-BF4 / DMSO (25% / 75%) den gesamten Batterieelektrolyten, und die Klasse beim Menschen hat die Luftatmosphäre. Die Reaktion begann in der ersten Woche bei 2,92 V. und die Li2O2-Bildung sehr nahe am Potential von 2,96 V lag, zeigt, dass die Hauptreaktion bei 3,75 V gut ist, wenn die spezifische Kapazität 500 mah / g beträgt. Zirkularpolarisationsspannungsdifferenz der ersten Woche von 0,88 V, 50 Wochen von 1,3 V, 1,62 V nach 550 Wochen. Als Reaktion auf 700 Wochen später kann die Batterie noch arbeiten, im Gegensatz dazu können ohne den Schutz von Lithium-Luft-Batterien nur etwa 10-mal ausfallen. Für die Dicke der Schutzschichtauswahl in Dieses Papier, denkt der Autor: Eine zu dünne Schutzschicht kann die Zersetzung des Elektrolyten verursachen, eine dicke Schutzschicht und führt zur Ladungsübertragung des elektrischen Potentials und der Nebenwirkungen, so dass Sie optimieren müssen. Nach dem Experiment wurde festgestellt, dass die 10-fache Zyklusvorbereitung des Schutzes erfolgt Schicht Dicke ist am besten geeignet.

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Hat eine Schutzschicht von Zellen in den ersten Wochen bis 550 Wochen der Lade-Entlade-Kurve B10 Zeit voraus Vorbereitung der Schutzschicht der Probe kann eine optimale Zirkulationsschleifenleistung erreichen

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Lithium leerer Sauerstoff, Lithiumbatterie mit zyklischen Polarisationsspannungsänderungen

4, alle Arten von Charakterisierungsmethoden für die Nebenwirkungen der Hemmung

Ferner übernahm der Autor den RAMAN-Untersuchungskreis auf der Oberfläche der Anode nach der Entladung, stellte fest, dass nur eine Li2O2-Reaktion benötigt wird, keine anderen Verunreinigungen, und das Li2O2 im Elektrolyten zeigte ebenfalls eine gute Stabilität. Der Autor kombiniert auch die NMR-Methode, weiter zeigen dass das System in der Luft nicht üblich ist, verursacht durch CO2, H2O, komplexere Reaktion. Schließlich zeigt der Autor auch in Kombination mit der Berechnungsmethode der DFT, dass die Schutzschicht die N2, O2-Diffusion zur Lithiummetallanode (Rückhalteseite) wirksam verhindern kann Effekte), aber für die Lithiumionendiffusion zur Anodenreaktion (Notwendigkeit). Auch die Verwendung des ABINITIO-Algorithmus zeigt die Wassermoleküle und die Reaktion von Li2O2 ist in der Thermodynamik schwierig, die Reaktion mit CO2 erfordert mehrere Cluster aus CO2, und die unter der Der Zustand einer niedrigen CO2-Konzentration in der Luft ist schwer zu erreichen.

5, Zusammenfassung

Durch das sichtbare auf, gibt dieses Papier eine detaillierte Analyse der Charakterisierungsmethoden, veranschaulicht die Methode für Lithiumbatterie leere Nebenwirkungen der Schutzwachstumshemmung und die Verbesserung der Lebensdauer hat offensichtliche Auswirkungen. Die beiden Probleme sind beunruhigende Lithiumluftbatterien im Herzen von die Herausforderung, so hat die Papierarbeit sozusagen einen wichtigen Durchbruch im Bereich der Grundlagenforschung geschafft.

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