22 Jahre Batterieanpassung

Kurzbeschreibung der Auswirkung der Lithium-Ionen-Speicherung auf die Energiedichte von Lithium-Ionen-Batterien

Sep 18, 2019   Seitenansicht:453

Diejenigen Unternehmen, die zu Beginn des Jahres davon überzeugt waren, wie sie am Ende des Jahres erreichen können, ob sie schrumpfen oder nicht; Diejenigen Unternehmen, die fruchtbare Ergebnisse in der "goldenen" Begeisterung für Lithiumbatterien erzielt haben, haben ihre ursprüngliche Abhängigkeit vergessen, nachdem sie die plötzlichen Änderungen in der Politik bereut hatten. Unabhängig davon, wie turbulent dieses Jahr ist, müssen Menschen, die Lithiumbatterien sind, zugeben, dass 2017 wirklich aufregend ist.

In diesem Jahr hat der Matthew-Effekt des Marktes für führende Unternehmen an Bedeutung gewonnen, und die Beseitigung kleiner und mittlerer Unternehmen hat begonnen. In diesem Jahr hat sich die Zusammenarbeit zwischen Energie- und Automobilunternehmen weiter vertieft, und die Integration beider Seiten ist zum Konsens der Branche geworden. Das Kapital ist stärker in die Branche eingeprägt. Ob Fusionen und Übernahmen oder Börsengänge - Kapital ist für Energieunternehmen zu einer wesentlichen Option geworden.

Aus technischer Sicht wird 2017 als erstes Jahr gefeiert. Ausgehend vom Vater der Lithiumbatterie John Goodnorf haben große Unternehmen und Forschungseinrichtungen 2017 bis ins erste Jahr der Festkörperbatterien nacheinander Schwerter auf dem Schlachtfeld der "Festkörperbatterien" ausgestellt. BMW, Daimler, GM, Volkswagen, Toyota, Honda Mainstream-Autohersteller wie Hyundai und andere haben den Fortschritt von Brennstoffzellenfahrzeugen angekündigt, und 2017 ist das erste Jahr der Brennstoffzellen. Der ternäre Markt war für das Überholen von Lithiumeisenphosphat verantwortlich. BYD, das an Lithiumeisenphosphat haftet, gab bekannt, dass im nächsten Jahr reine Elektrofahrzeuge 2017 in das erste Jahr der ternären Batterie umgewandelt werden.

Es gibt zu viele Dinge, die es wert sind, im Jahr 2017 gesagt zu werden, aber ich möchte betonen, dass Lithiumbatterien für power-batterien immer die gängige Technologieroute sind und erst in einigen Jahrzehnten ersetzt werden. Unter diesen besteht das kurzfristige Ziel der Lithiumbatterietechnologie darin, 300 Wh / kg durch ternäre positive Elektroden mit hohem Nickelgehalt und negative Elektroden aus Silizium-Kohlenstoff zu erreichen. Das mittelfristige (2025) Ziel basiert auf einer lithiumreichen Si-C-Negativelektrode auf Manganbasis / hoher Kapazität, um ein Monomer von 400 wh / kg zu erreichen. Der Zeitraum besteht darin, Lithium-Schwefel- und Lithium-Luft-Batterien zu entwickeln, um eine monomerspezifische Energie von 500 Wh / kg zu erreichen.

Natürlich muss dieses langfristige Ziel noch diskutiert werden, und die Entwicklung der Wissenschaft ist oft unerwartet, insbesondere in der Industrie mit einem breiten Spektrum an Lithiumbatterien. Das Kernproblem besteht jedoch darin, Energiedichte, Leistungsdichte und Sicherheit zu lösen.

Werfen wir einen Blick auf einige der neuen Technologien und Ereignisse in der Lithiumbatterieindustrie in dieser Woche.

1. Neue Brennstoffzellenkatalysatoren senken die Kosten für die Wasserstoffproduktion erheblich

Laut ausländischen Websites hat ein Forschungsteam an der University of California in Santa Barbara (UCSB) eine neue Methode zur Herstellung von Wasserstoff aus Methan untersucht, die billiger als frühere Technologien ist und auch die Erzeugung von Treibhausgasen (wie Kohlendioxid) verhindert.

Das UCSB-Team untersuchte die Verwendung von Metallschmelze und Salzschmelze als neues katalytisches System. Experimente haben gezeigt, dass verschiedene Metallkombinationen in geschmolzenen Legierungen ihre katalytische Aktivität verbessern und Methan in Wasserstoff und festen Kohlenstoff umwandeln können. Forscher haben eine einstufige Methode entwickelt, mit der Methan in Wasserstoff umgewandelt werden kann, die einfacher und billiger als herkömmliche SMR-Methoden ist. Nebenprodukte sind fester Kohlenstoff zur bequemen Lagerung.

Die Forscher führten Methangas in den Boden eines katalytisch aktiven geschmolzenen Metallreaktors ein. Wenn die Blasen aufsteigen, berührt der Katalysator an der Methanmolekülgefäßwand Kohlenstoff und Wasserstoff. Wenn die Methanblase die Oberseite des Gefäßes erreicht, ist sie in Wasserstoff zerfallen und wird von der Oberseite des Reaktors freigesetzt. Auf flüssigem Metall schwimmende Kohlenstofffeststoffe können ebenfalls leicht abgetrennt werden.

Die Oberfläche der geschmolzenen Metalllegierung wird durch die Anreicherung von Kohlenstoff im Vergleich zu dem herkömmlichen Verfahren, sich auf die auf der festen Oberfläche ablaufende Reaktion zu verlassen, nicht deaktiviert und kann unbegrenzt wiederverwendet werden. Das Reaktionsprodukt wird rechtzeitig vom Reaktionssystem abgetrennt, um die Reaktion zu fördern, und das Verfahren kann im Prinzip unter hohem Druck betrieben werden, so dass die Umwandlungsrate von Methan hoch ist.

Kommentare: Die derzeitige Industrialisierung von Brennstoffzellen ist noch nicht groß und die Nachfrage nach Wasserstoff ist nicht stark. Daher ist diese seit Jahrzehnten kommerzialisierte Dampfmethan-Reformierungstechnologie (SMR) nicht kalt. Schließlich verbraucht SMR nicht nur viel Energie, sondern produziert auch Kohlendioxid. Mit der Aufrüstung der Brennstoffzellentechnologie wird sich der Wert dieses neuen Katalysatortyps jedoch in geometrischen Vielfachen widerspiegeln, sobald die Anwendung im Maßstab realisiert ist.

2. Der neue Lithiumbatterie-Verbundabscheider kann Lithiumionen speichern

Die Forscher von Prof. Leif Nyholm und Wang Zhaohui von der Universität Uppsala in Schweden synthetisierten erfolgreich redoxaktive Lithium-Ionen-Verbundbatterietrenner mithilfe einer einfachen und wirtschaftlichen Papierherstellungsmethode und wandelten die inerte Membranschicht kreativ in Lithiumionen um. Die Speicherkapazität der leitfähigen Polymermaterialschicht erhöht effektiv die Energiedichte der Lithiumionenbatterie.

Die Kernidee besteht darin, die herkömmliche dicke Membran in eine Doppelschichtmembran (Redox-aktiver Separator) umzuwandeln, die aus einer dünnen Isolierschicht und einer dicken aktiven Schicht besteht, um die Kapazitätsdichte der Lithium-Ionen-Batterie zu erhöhen.

Die dünne Isolierschicht im redoxaktiven Separator besteht aus Nanocellulosefasern (NCFs: Nanocellulosefasern), und die dicke aktive Schicht besteht aus Nanocellulosefasern und einem leitfähigen Polymerpolypyrrol (PPy: Polypyrrol) -Komposit. Bei der Konstruktion muss die PPy-Schicht gegen die positive Elektrode der Batterie gelegt werden, da das elektrochemisch aktive PPy-Material der Batterie durch den Anionen-Deinterkalationsmechanismus eine andere Kapazität als das positive Elektrodenmaterial verleihen kann, wenn die Batterie in Betrieb ist.

Anmerkungen: Theoretisch kann die Speicherung von Lithiumionen durch das Diaphragma die Energiedichte tatsächlich stark erhöhen. Es gibt jedoch viele Möglichkeiten, die Energiedichte zu erhöhen. Es ist schwer zu sagen, ob das neue Diaphragma neben der Speicherung von Lithiumionen die Grundfunktion des herkömmlichen Diaphragmas hat. Ob das Vorhandensein des Diaphragmas den Elektrolyten beeinflusst, fehlt eine große Anzahl von Experimenten. Das Wichtigste ist, ob eine Massenproduktion erreicht werden kann. Wenn nicht, verschwindet die Bedeutung dieses Diaphragmas.

3. ASU-Forscher verwenden Keramik anstelle von Elektrolyten, um Sicherheitsprobleme mit Lithiumbatterien zu lösen

Experten der Arizona State University haben ein großes Problem gelöst, und die zukünftige Batterie wird zu einem tragbaren kleinen elektronischen Teil. Chans Team schlug vor, Keramik durch brennbare Elektrolyte zu ersetzen. Die meisten Sicherheitsprobleme werden durch Kurzschlüsse verursacht. Der Elektrolyt kann leicht Feuer fangen und Kettenreaktionen wie Gasemission und Materialabbau verursachen.

Forscher verwenden jetzt stabilere feste Materialien, um Elektrolyte zu ersetzen und ihre hohe Ionenleitfähigkeit aufrechtzuerhalten. Die Herausforderung besteht nun darin, dass viele Festelektrolyte spröde sind, und das Team untersucht die Fusion von Lithiumionen leitenden keramischen Nanomaterialien mit Polymeren, um den gewünschten Festelektrolyten zu erzielen und gute mechanische Eigenschaften sowie eine hohe Leitfähigkeit der Lithiumionen und eine verbesserte Sicherheit zu gewährleisten.

Anmerkungen: Festkörperbatterien sind nichts Neues, und keramische Festkörperelektrolyte werden auf vielen technischen Wegen von Festkörperbatterien nicht einmal eingestuft. Ihre überlegene elektrochemische Leistung schränkt ihre Anwendungsszenarien ein. Auf dem Gebiet der digitalen Mobiltelefone usw. ist die Anwendungsschwierigkeit natürlich auch geringer als die Forschungsrichtung von Festelektrolyten wie Sulfiden und Oxiden. Im Allgemeinen sollten keramische Festkörperbatterien jedoch in Echtzeit an Verbraucher angelegt werden.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.

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