01 X'inhuma l-batteriji tal-litju-arja u l-batteriji tal-litju-kubrit?
① Batterija Li-arja
Il-batterija tal-litju-arja tuża l-ossiġnu bħala r-reattant tal-elettrodu pożittiv u l-litju tal-metall bħala l-elettrodu negattiv.Għandha densità ta 'enerġija teoretika għolja (3500wh/kg), u d-densità attwali ta' enerġija tagħha tista 'tilħaq 500-1000wh/kg, li hija ħafna ogħla mis-sistema konvenzjonali tal-batterija tal-jone tal-litju.Il-batteriji tal-litju-arja huma komposti minn elettrodi pożittivi, elettroliti u elettrodi negattivi.F'sistemi ta 'batteriji mhux milwiema, l-ossiġnu pur bħalissa jintuża bħala l-gass ta' reazzjoni, għalhekk il-batteriji tal-litju-arja jistgħu jissejħu wkoll batteriji tal-litju-ossiġnu.
Fl-1996, Abraham et al.immuntat b'suċċess l-ewwel batterija tal-litju-arja mhux milwiema fil-laboratorju.Imbagħad ir-riċerkaturi bdew jagħtu attenzjoni għar-reazzjoni elettrokimika interna u l-mekkaniżmu ta 'batteriji tal-litju-arja mhux milwiema;fl-2002, Read et al.sabet li l-prestazzjoni elettrokimika tal-batteriji tal-litju-arja tiddependi fuq is-solvent tal-elettroliti u l-materjali tal-katodu tal-arja;fl-2006, Ogasawara et al.użat Spettrometru tal-massa, ġie ppruvat għall-ewwel darba li Li2O2 ġie ossidizzat u l-ossiġnu ġie rilaxxat waqt l-iċċarġjar, li kkonferma r-riversibbiltà elettrokimika ta 'Li2O2.Għalhekk, il-batteriji tal-litju-arja rċevew ħafna attenzjoni u żvilupp mgħaġġel.
② Batterija tal-litju-kubrit
Il-batterija tal-litju-kubrit hija sistema ta 'batterija sekondarja bbażata fuq ir-reazzjoni riversibbli ta' kubrit ta 'kapaċità speċifika għolja (1675mAh/g) u metall tal-litju (3860mAh/g), b'vultaġġ medju ta' kwittanza ta 'madwar 2.15V.Id-densità teoretika tal-enerġija tagħha tista 'tilħaq 2600wh/kg.Il-materja prima tagħha għandha l-vantaġġi ta 'spiża baxxa u faċli għall-ambjent, għalhekk għandha potenzjal kbir ta' żvilupp.L-invenzjoni tal-batteriji tal-litju-kubrit tista 'tiġi rintraċċata lura għas-snin sittin, meta Herbert u Ulam applikaw għal privattiva tal-batterija.Il-prototip ta 'din il-batterija tal-litju-kubrit uża litju jew liga tal-litju bħala l-materjal tal-elettrodu negattiv, il-kubrit bħala l-materjal tal-elettrodu pożittiv u magħmul minn amini saturati alifatiċi.ta 'elettrolit.Ftit snin wara, il-batteriji tal-litju-kubrit ġew imtejba bl-introduzzjoni ta 'solventi organiċi bħal PC, DMSO, u DMF, u nkisbu batteriji 2.35-2.5V.Sa l-aħħar tas-snin 80, l-eteri ġew ippruvati li huma utli fil-batteriji tal-litju-kubrit.Fi studji sussegwenti, l-iskoperta ta 'elettroliti bbażati fuq l-etere, l-użu ta' LiNO3 bħala addittiv ta 'elettroliti, u l-proposta ta' elettrodi pożittivi komposti tal-karbonju/kubrit fetħu l-isplużjoni tar-riċerka ta 'batteriji tal-litju-kubrit.
02 Prinċipju tax-xogħol tal-batterija tal-litju-arja u tal-batterija tal-litju-kubrit
① Batterija Li-arja
Skont l-istati differenti tal-elettrolit użat, il-batteriji tal-litju-arja jistgħu jinqasmu f'sistemi milwiema, sistemi organiċi, sistemi ibridi organiċi tal-ilma, u batteriji tal-litju-arja fi stat solidu kollu.Fosthom, minħabba l-kapaċità speċifika baxxa tal-batteriji tal-litju-arja li jużaw elettroliti bbażati fuq l-ilma, diffikultajiet fil-protezzjoni tal-litju tal-metall, u riversibbiltà fqira tas-sistema, batteriji tal-litju-arja organiċi mhux milwiema u tal-litju-arja kollha fi stat solidu batteriji huma aktar użati fil-preżent.Riċerka.Batteriji tal-litju-arja mhux milwiema ġew proposti l-ewwel minn Abraham u Z.Jiang fl-1996. L-ekwazzjoni tar-reazzjoni tal-iskarika tidher fil-Figura 1. Ir-reazzjoni tal-iċċarġjar hija l-oppost.L-elettrolit juża prinċipalment elettrolit organiku jew elettrolit solidu, u l-prodott ta 'skarigu huwa prinċipalment Li2O2, il-prodott ma jinħallx fl-elettrolit, u huwa faċli biex jakkumula fuq l-elettrodu pożittiv ta' l-arja, li jaffettwa l-kapaċità ta 'skarigu tal-batterija tal-litju-arja.
Il-batteriji tal-litju-arja għandhom il-vantaġġi ta 'densità ta' enerġija ultra-għolja, ħbiberija ambjentali, u prezz baxx, iżda r-riċerka tagħhom għadha fil-bidu tagħha, u għad hemm ħafna problemi li jridu jiġu solvuti, bħall-katalisi tar-reazzjoni tat-tnaqqis tal-ossiġnu, il- permeabilità tal-ossiġnu u idrofobiċità tal-elettrodi tal-arja, u d-diżattivazzjoni tal-elettrodi tal-arja eċċ.
② Batterija tal-litju-kubrit
Il-batteriji tal-litju-kubrit prinċipalment jużaw kubrit elementali jew komposti bbażati fuq il-kubrit bħala l-materjal tal-elettrodu pożittiv tal-batterija, u l-litju metalliku jintuża prinċipalment għall-elettrodu negattiv.Matul il-proċess ta 'kwittanza, il-litju tal-metall li jinsab fl-elettrodu negattiv jiġi ossidizzat biex jitlef elettron u jiġġenera joni tal-litju;imbagħad l-elettroni jiġu trasferiti għall-elettrodu pożittiv permezz taċ-ċirkwit estern, u l-jonji tal-litju ġenerati huma wkoll trasferiti għall-elettrodu pożittiv permezz tal-elettrolit biex jirreaġixxu mal-kubrit biex jiffurmaw polysulfide.Lithium (LiPSs), u mbagħad tirreaġixxi aktar biex tiġġenera sulfide tal-litju biex tlesti l-proċess ta 'skariku.Matul il-proċess tal-iċċarġjar, il-jonji tal-litju f'LiPSs jirritornaw għall-elettrodu negattiv permezz tal-elettrolit, filwaqt li l-elettroni jirritornaw għall-elettrodu negattiv permezz ta 'ċirkwit estern biex jiffurmaw metall tal-litju b'jonji tal-litju, u LiPSs huma mnaqqsa għal kubrit fl-elettrodu pożittiv biex jitlesta l- proċess ta 'ċċarġjar.
Il-proċess ta 'skariku ta' batteriji tal-litju-kubrit huwa prinċipalment reazzjoni elettrokimika kumplessa b'ħafna stadji, multi-elettroni, multi-fażi fuq il-katodu tal-kubrit, u LiPSs b'tulijiet ta 'katina differenti huma trasformati f'xulxin matul il-proċess ta' skariku ta 'ċarġ.Matul il-proċess ta 'kwittanza, ir-reazzjoni li tista' sseħħ fl-elettrodu pożittiv hija murija fil-Figura 2, u r-reazzjoni fl-elettrodu negattiv hija murija fil-Figura 3.
Il-vantaġġi tal-batteriji tal-litju-kubrit huma ovvji ħafna, bħal kapaċità teoretika għolja ħafna;m'hemm l-ebda ossiġnu fil-materjal, u reazzjoni ta 'evoluzzjoni ta' ossiġnu mhux se sseħħ, għalhekk il-prestazzjoni tas-sigurtà hija tajba;ir-riżorsi tal-kubrit huma abbundanti u l-kubrit elementali huwa rħis;huwa favur l-ambjent u għandu tossiċità baxxa.Madankollu, il-batteriji tal-litju-kubrit għandhom ukoll xi problemi ta 'sfida, bħall-effett tax-shuttle tal-polysulfide tal-litju;l-insulazzjoni ta 'kubrit elementali u l-prodotti ta' rimi tiegħu;il-problema ta 'bidliet kbar ta' volum;is-SEI instabbli u l-problemi tas-sigurtà kkawżati mill-anodi tal-litju;fenomenu ta 'awto-kwittanza, eċċ.
Bħala ġenerazzjoni ġdida ta 'sistema ta' batterija sekondarja, batteriji tal-litju-arja u batteriji tal-litju-kubrit għandhom valuri ta 'kapaċità speċifika teoretika għolja ħafna, u ġibdu attenzjoni estensiva mir-riċerkaturi u s-suq sekondarju tal-batteriji.Fil-preżent, dawn iż-żewġ batteriji għadhom qed jiffaċċjaw ħafna problemi xjentifiċi u tekniċi.Huma fl-istadju bikri tar-riċerka tal-iżvilupp tal-batterija.Minbarra l-kapaċità speċifika u l-istabbiltà tal-materjal tal-katodu tal-batterija li jeħtieġ li jittejjeb aktar, kwistjonijiet ewlenin bħas-sikurezza tal-batterija jeħtieġu wkoll li jiġu solvuti b'mod urġenti.Fil-futur, dawn iż-żewġ tipi ġodda ta 'batteriji għadhom jeħtieġu titjib tekniku kontinwu biex jeliminaw id-difetti tagħhom sabiex jiftħu prospetti usa' ta 'applikazzjoni.
Ħin tal-post: Apr-07-2023