Warum hat Lithium-Schwefel / Lithium-Leerbatterie nicht die Aussicht auf eine Anwendung als Power-Batterie?

Die Verbesserung der spezifischen Energie ist zur Kerntechnologierichtung der Elektrofahrzeugpalette geworden.

Zwar kann theoretisch auch die Batterieladung gestapelt werden, um die Reichweite erheblich zu erhöhen, aber auch die Kosten und das Gewicht entsprechend zu erhöhen, was aus Sicht der Wirtschaftlichkeit und Sicherheit tatsächlich mehr schadet als nützt.

Sagt ai, Professor an der Universität von Wuhan, zu den bestehenden fahrzeugtechnischen Bedingungen, sollte das vernünftigste Design ein Monomer von 300 Wh / kg sein, das der Reichweite von 300 km entspricht; Monomer 400 wh / kg entsprechend der Reichweite von 400 km; Und wenn das Monomer 500 Wh / kg macht, kann die Lebensdauer 500 km erreichen.

In der Tat ist die Industrie allgemein anerkannt, dass die Lithium-Elektrizitätstechnologie mit kurzfristigen Zielen durch die drei Yuan hohe Nickelanode, Silizium-Kohlenstoff-Negativ 300 Wh / kg erreicht; Das mittelfristige Ziel (2025) basiert auf der reichen Lithium-Mangan-Basis / Hochleistungsanode, Si C erreicht ein Monomer von 400 Wh / kg. Der Fortschritt ist die Entwicklung von Lithium-Schwefel-Lithium-Luft-Batterien, um die Energie von 500 Wh / kg zu realisieren des Monomerverhältnisses.

Dazu sagte ai, im Jahr 2020 bis 2020 wh / kg zu erreichen, zusätzlich zur Sicherheit ist nicht sicher, gibt es kein technisches Risiko. Was das mittelfristige Ziel betrifft, so ist nach den Berechnungsergebnissen die positive Kapazität 400 wh / kg 250 mah / g, die Kathodenkapazität 800 mah / g, die Anforderung an das vorliegende Materialsystem machbar.

Und langfristige Ziele, Lithiumschwefel, leerer theoretischer Wert weit über 500 wh / kg (2600 wh / kg, Lithiumschwefelgas 11000 wh / kg), aber seine Machbarkeit zu berücksichtigen.

Aus Lithiummetall wird Lithium als Kathode verwendet, der Luftsauerstoff als Anodensystem einer Batterie benötigt natürlich porösen Kohlenstoff der Sauerstoffelektrode als Reaktion auf den Träger. Obwohl in diesen Jahren bei der Auswahl von Katalysatoren, der Mechanismusforschung und der Auswahl von Elektrolyten wiederaufladbare Geräte große Fortschritte gemacht haben, weisen Lithium-Luft-Batterien als Produkt vier schwerwiegende Mängel auf:

Erstens Problem der Feuchtigkeitskontrolle. Lithium-Luft-Batterien sind ein offenes System, es ist und lithium-ionen-batterien Lithium, leer, um Sauerstoff in der Luft zu verwenden, und Wasser in der Luft enthalten ist, Lithium reagiert mit Wasser. Willst du sowohl luft- als auch wasserdicht, ist dies ein schwer zu lösendes Problem.

Zweitens ist die katalytische Reduktion von Sauerstoff. Die Sauerstoffreaktionsgeschwindigkeit ist sehr langsam, um Sauerstoff zu verbessern, muss eine effiziente Katalysatorreaktivität angenommen werden, jetzt müssen Edelmetallkatalysatoren einen wirksamen billigen Katalysator entwickeln, der die Entwicklung von Brennstoffzellen eingeschränkt hat.

Drittens ist die Metallanode von Lithium wiederaufladbar. Auch das Problem der Industrie war der Lithiumdendrit, in den letzten 60 Jahren haben zahlreiche Forscher Welle für Welle Fortschritte gemacht, immer noch keine Fortschritte.

Viertens ist eine Produktentladung der Zersetzung. Lithiumbatterieentladung leeres Produkt ist Lithiumoxid, festes Lithiumoxid katalytische Zersetzung wieder in Sauerstoff und Lithium, wie hart.

Um so viele jahrhundertelange schwierige Probleme mit Lithium-Luft-Batterien zu lösen, war ihre Machbarkeit sozusagen gering. Schauen Sie sich Lithium-Schwefel-Batterien und ihre negative Verwendung Metall Lithium, die positive Verwendung von Schwefel, Schwefelkapazität ist sehr hoch, 1600 mah / g, weshalb jeder eine Studie über die Ursachen dafür ist.

Lithium-Schwefel-Batterien haben jedoch viele Schwachstellen, wenn die Leistung des Elektrodenzyklus schlecht ist. Schwefelelektrodenentladung, wenn sie nicht direkt Lithiumsulfid erzeugt, sondern allmählich wiederhergestellt wird, begleitet von der Erzeugung eines Polysulfid-Lithium-Zwischenprodukts; Polysulfidlithium löst sich im Elektrolyten auf, löst Erosion auf. Die Auflösung von Polysulfidlithium wird sich andererseits auf die Kathodenreduktion ausbreiten, was wiederum bei der Anodenoxidation, dem Shuttle-Effekt, zu einer geringen Coulomb-Effizienz und einer hohen Selbstentladung führt; Andererseits löste sich in Lithium gelöstes Polysulfid beim Laden in der Anode vorzugsweise auf der Oberfläche ab, was zu einer Tabelle des Elektrodenflächenstaus zur Inaktivierung führt, was zur Folge hat, dass die Elektrodenzyklusleistung schlecht ist.

Gegenwärtig wird die Forschungsgemeinschaft Methode verwendet, um poröse Kohlenstoffmaterialien viel Schwefelionen Adsorption zu blockieren, den Verlust an gelöstem Material zu reduzieren. Diese Strategie scheint im akademischen Bereich sehr effektiv zu sein, aber die tatsächliche Rolle ist sehr begrenzt. Der Hauptunterschied zwischen Laborforschungsarbeiten beruht auf einer kleinen Knopfzelle, die Elektrode ist sehr dünn, die Schwefelkapazität ist nicht hoch, der Gesamtschwefelgehalt liegt bei etwa einigen mg; Der Schwefelgehalt ist größer und die tatsächliche Batterie (g), und die Elektrode ist sehr dick, die Belastung der Schwefeleinheiten ist sehr hoch.

Wie Professor ai in Lithium-Schwefel-Batterien von 863 Projekten kann das Labor 1000-mal Schwefel / Kohlenstoff-Verbundmaterial zyklisch verarbeiten, in der eigentlichen Batterie nur mehrmals, manchmal sogar eine Leistung, die nicht herauskommt, und das ist aus diesem Grund .

Lithium-Schwefel-Batterien der zweiten Frage sind Anoden von Lithium wiederaufladbar, es ist auch schwierig, das Problem der kurzen Zeit zu lösen. Prozess der elektrochemischen Reaktion muss mehrere Reihen enthalten, der erste Prozess ist von der Bulklösung der Reaktanten zur Elektrode auf der Oberfläche des Transmissions, wird Flüssigkeitsmassentransfer genannt; Der zweite Prozess für die Reaktanten in der Elektrodenoberfläche gewann oder verlor Elektronen, der Prozess der Produktbildung, der als elektrochemische Reaktionsschritte bezeichnet wird. Welche Geschwindigkeit langsam ist, wird die Elektrodenreaktion durch welche Schritte gesteuert.

Für Lithiumelektroden ist der Elektronenaustauschprozess sehr schnell, so dass die Flüssigkeitsübertragung die Antwort des Steuerschritts ist, dh die Übertragung der Lithiumionenontologie von der Lösung auf die Elektrodenoberfläche dieses Schritts ist relativ langsam. Es bringt einige Probleme mit sich, der Flüssigphasentransfer wird tatsächlich durch Konvektion beeinflusst, solange es Schwerkraft gibt, Konvektion existiert und die Konvektionsgeschwindigkeit der Elektrodenoberfläche von jedem Punkt nicht gleich ist, daher ist auch die Reaktionsgeschwindigkeit von jedem Punkt unterschiedlich. Wenn eine lange schnelle Übertragungsstrecke für Lithiumionen kürzer ist, ist die Lithiumabscheidungsrate immer schneller, und dies ist der Grund für das Wachstum von Lithiumdendriten.

Ist natürlich negativ, ist auch der Abstand zwischen Stromverteilung unterschiedlich, dies ist auch die wichtige Ursache für das Lithiumdendritenwachstum. Offensichtlich ist es schwierig, diese Faktoren in der tatsächlichen Batterie zu vermeiden. Infolgedessen kann das durch wiederaufladbares Lithium verursachte Dendritenwachstum nicht sagen, dass es keinen Weg gibt, aber es ist schwierig, wirksame Lösungen zu finden.

Das dritte Problem ist das Volumen der Lithium-Schwefel-Batterien Energiedichte ist geringer, wahrscheinlich nur Lithium-Eisen-Phosphat-Batterien ganz. Da Schwefel ein Isolator ist, lassen Sie es leitend, lassen Sie es, lassen Sie es sich ausbreiten, müssen wir eine große Anzahl von Kohlenstoff annehmen auf der Oberfläche des Aspektverhältnisses ist die Dichte von Schwefel / Kohlenstoff-Verbundwerkstoffen sehr gering; Außerdem wird bei der Reaktion von Schwefel zunächst wieder Ablagerung gelöst, so dass die Elektrode eine große Menge an Flüssigkeitstransportkanal aufweisen muss.

Und jetzt ist der größte Teil des Schwefellithium-Schwefel-Batterieelektrodenpolstücks kein Druck, was für eine Art, besonders hohe Porosität, so dass die Volumenenergiedichte sehr niedrig ist. Für Autos, insbesondere für Personenkraftwagen, ist die Volumenenergiedichte wichtiger, da die Energiedichte einen bestimmten Wert erreicht, da es nicht so viele Stellen für Personenkraftwagenbatterien gibt. Aus dieser Bedeutung sind Lithium-Schwefel-Batterien zumindest im Bereich der Fahrzeugdynamik keine Hoffnung.

Die Seite enthält den Inhalt der maschinellen Übersetzung.