01 Wat binne lithium-luchtbatterijen en lithium-sulfurbatterijen?
① Li-air batterij
De lithium-loftbatterij brûkt soerstof as de positive elektrode-reaktant en metalen lithium as de negative elektrode.It hat in hege teoretyske enerzjytichtens (3500wh / kg), en syn eigentlike enerzjy tichtens kin berikke 500-1000wh / kg, dat is folle heger as de konvinsjonele lithium-ion batterij systeem.Lithium-loftbatterijen binne gearstald út positive elektroden, elektrolyten en negative elektroden.Yn net-wetterige batterijsystemen wurdt op it stuit suver soerstof brûkt as reaksjegas, sadat lithium-loftbatterijen ek lithium-oxygenbatterijen neamd wurde kinne.
In 1996, Abraham et al.mei súkses gearstald de earste net-waterige lithium-lucht batterij yn it laboratoarium.Doe begon ûndersikers omtinken te jaan oan 'e ynterne elektrogemyske reaksje en meganisme fan net-wetterige lithium-loftbatterijen;yn 2002, Read et al.fûn dat de elektrogemyske prestaasjes fan lithium-loftbatterijen ôfhingje fan 'e elektrolytoplosmiddel en loftkathodematerialen;in 2006, Ogasawara et al.brûkt Mass spectrometer, waard bewiisd foar de earste kear dat Li2O2 waard oxidized en soerstof waard frijjûn tidens opladen, dy't befêstige de elektrochemyske reversibility fan Li2O2.Dêrom hawwe lithium-luchtbatterijen in soad omtinken krigen en rappe ûntwikkeling.
② Lithium-sulfur batterij
Lithium-sulfurbatterij is in sekundêr batterijsysteem basearre op 'e omkearbere reaksje fan swevel mei hege spesifike kapasiteit (1675mAh/g) en lithiummetaal (3860mAh/g), mei in gemiddelde ûntladingsspanning fan sawat 2.15V.De teoretyske enerzjytichtens kin 2600wh / kg berikke.Syn grûnstoffen hawwe de foardielen fan lege kosten en miljeufreonlikens, dus it hat grutte ûntwikkeling potinsjeel.De útfining fan lithium-sulfurbatterijen kin weromfierd wurde nei de jierren '60, doe't Herbert en Ulam in batterijpatint oanfregen.It prototype fan dizze lithium-swevelbatterij brûkt lithium as lithium-legering as it negative elektrodemateriaal, swevel as it positive elektrodemateriaal en gearstald út alifatyske verzadigde amines.fan elektrolyt.In pear jier letter waarden lithium-sulfur-batterijen ferbettere troch it yntrodusearjen fan organyske solvents lykas PC, DMSO, en DMF, en 2.35-2.5V-batterijen waarden krigen.Tsjin 'e lette jierren '80 waard bewiisd dat ethers nuttich binne yn lithium-sulfurbatterijen.Yn folgjende stúdzjes, de ûntdekking fan ether-basearre electrolytes, it brûken fan LiNO3 as in electrolyte additief, en it foarstel fan koalstof / swevel gearstalde positive elektroden hawwe iepene de ûndersyk boom fan lithium-sulfur batterijen.
02 Wurkprinsipe fan lithium-loftbatterij en lithium-sulfurbatterij
① Li-air batterij
Neffens de ferskate steaten fan 'e elektrolyt dy't brûkt wurdt, kinne lithium-luchtbatterijen wurde ferdield yn wetterige systemen, organyske systemen, wetter-organyske hybride systemen, en all-solid-state lithium-luchtbatterijen.Under harren, fanwegen de lege spesifike kapasiteit fan lithium-lucht batterijen mei help fan wetter-basearre electrolytes, swierrichheden by it beskermjen fan lithium metaal, en minne omkearberens fan it systeem, net-waterige organyske lithium-lucht batterijen en all-solid-state lithium-lucht batterijen wurde op it stuit mear brûkt.Ûndersyk.Non-aqueous lithium-loft batterijen waarden earst foarsteld troch Abraham en Z.Jiang yn 1996. De ûntslach reaksje fergeliking wurdt werjûn yn figuer 1. De oplaad reaksje is it tsjinoerstelde.De electrolyte brûkt benammen organyske electrolyte of bêst electrolyte, en it ûntslach produkt is benammen Li2O2, it produkt is ûnoplosber yn 'e electrolyte, en is maklik te sammeljen op' e loft positive elektrodes, beynfloedet de ûntlading kapasiteit fan de lithium-lucht batterij.
Lithium-luchtbatterijen hawwe de foardielen fan ultra-hege enerzjytichtens, miljeufreonlikens en lege priis, mar har ûndersyk is noch yn 'e berneskuon, en d'r binne noch in protte problemen dy't moatte wurde oplost, lykas de katalyse fan soerstofreduksjereaksje, de soerstofpermeabiliteit en hydrofobisiteit fan loftelektroden, en it deaktivearjen fan loftelektroden ensfh.
② Lithium-sulfur batterij
Lithium-sulfur-batterijen brûke benammen elemintêre swevel as swevel-basearre ferbiningen as it positive elektrodemateriaal fan 'e batterij, en metallysk lithium wurdt benammen brûkt foar de negative elektrodes.Tidens it ûntslachproses wurdt it metaallithium dat by de negative elektrode leit, oksidearre om in elektroan te ferliezen en lithiumionen te generearjen;dan de elektroanen wurde oerbrocht nei de positive elektrodes fia de eksterne circuit, en de oanmakke lithium ioanen wurde ek oerbrocht nei de positive elektrodes troch de electrolyte te reagearjen mei swevel te foarmjen polysulfide.Lithium (LiPSs), en dan fierder reagearje om lithiumsulfide te generearjen om it ûntslachproses te foltôgjen.Tidens it oplaadproses geane lithiumionen yn LiPS's werom nei de negative elektrode troch de elektrolyt, wylst elektroanen weromkomme nei de negative elektrode troch in eksterne sirkwy om lithiummetaal te foarmjen mei lithium-ionen, en LiPS's wurde redusearre ta swevel by de positive elektrode om de opladen proses.
It ûntladingsproses fan lithium-sulfur-batterijen is benammen in multi-stap, multi-elektron, multi-fase komplekse elektrogemyske reaksje op 'e swevelkathode, en LiPS's mei ferskate kettinglingten wurde yn elkoar omfoarme tidens it lading-ûntladingsproses.Tidens it ûntladingsproses wurdt de reaksje dy't kin foarkomme by de positive elektrode yn figuer 2 werjûn, en de reaksje by de negative elektrode wurdt werjûn yn figuer 3.
De foardielen fan lithium-sulfur batterijen binne hiel dúdlik, lykas tige hege teoretyske kapasiteit;der is gjin soerstof yn it materiaal, en soerstof evolúsje reaksje sil net foarkomme, sadat de feiligens prestaasjes is goed;swevelboarnen binne oerfloedich en elemintêre swevel is goedkeap;it is miljeufreonlik en hat lege toxicity.Lithium-sulfurbatterijen hawwe lykwols ek wat útdaagjende problemen, lykas it lithium polysulfide-shuttle-effekt;isolaasje fan elemintêre swevel en har ûntslachprodukten;it probleem fan grutte folume feroarings;de ynstabile SEI en feiligens problemen feroarsake troch lithium anodes;selsûntladingsfenomeen, ensfh.
As in nije generaasje fan sekundêr batterijsysteem hawwe lithium-luchtbatterijen en lithium-sulfurbatterijen heul hege teoretyske spesifike kapasiteitswearden, en hawwe wiidweidige oandacht lutsen fan ûndersikers en de sekundêre batterijmerk.Op it stuit hawwe dizze twa batterijen noch in protte wittenskiplike en technyske problemen.Se binne yn 'e iere ûndersyksfaze fan batterijûntwikkeling.Njonken de spesifike kapasiteit en stabiliteit fan it batterijkathodemateriaal dat fierder moat wurde ferbettere, moatte wichtige problemen lykas batterijfeiligens ek driuwend wurde oplost.Yn 'e takomst hawwe dizze twa nije soarten batterijen noch trochgeande technyske ferbettering nedich om har defekten te eliminearjen om bredere perspektiven foar tapassing te iepenjen.
Post tiid: Apr-07-2023