Новый прогресс достигнут в технологии литий-серных батарей

Подробные отчеты о литиевой электросети OFweek: в настоящее время основные международные технологии хранения химической энергии, включая натриево-серные батареи, литиевые батареи, проточные батареи, свинцово-кислотные батареи, литий-железо-фосфатные батареи и так далее. Даляньский институт химической физики Китайской академии наук, по словам исследователей, по мере развития индустрии возобновляемых источников энергии и развития индустрии электромобилей, страны придают большое значение технологиям накопления энергии и промышленности, всем видам исследований нового типа электрохимических аккумуляторов энергии. и развитие технического прогресса. Среди них наиболее представительными являются проточные батареи, литиевые и воздушно-литиевые батареи и т. Д., Но их технологическое развитие сталкивается с некоторыми реальными проблемами.

Технология накопления энергии в батареях Flow

Батарея потока обычно производится жидкими активными веществами, энергия реакции РЕДОКС и химическое преобразование энергии, чтобы реализовать накопление электрической энергии и высвобождение электрохимического накопителя энергии. Из-за того, что его мощность и емкость не зависят друг от друга, глубина заряда и разряда, безопасность, хорошие такие выдающиеся преимущества, стала одним из лучших вариантов для областей хранения энергии.

Аккумуляторы потока, так как были изобретены в 1970-х годах, они прошли от лаборатории до предприятия, от прототипа до стандартных продуктов, от модели применялись к функции коммерческого продвижения, масштабировались с детства, от единичных до всеобъемлющих, есть сотни реализация всех видов проектов, суммарная установленная мощность около 40 ГВт.

Все проточные ванадиевые батареи установленной мощностью 35 мВт, в настоящее время являются наиболее широко используемыми проточными батареями. В Даляньском институте химической физики Китайской академии наук для технической поддержки компании Dalian and Energy Storage Technology Development Co., LTD. (в дальнейшем именуемое «плавильное хранилище энергии secco») и Даляньский химический институт сотрудничества реализуют комплексные ванадиевые батареи для основных материалов и массового производства. Электролитные продукты экспортируются в Японию, Южную Корею, США, Германию и другие страны. Великобритания. Разработайте высокую селективность, высокую долговечность, низкую стоимость фтор-ионной проводящей мембраны, характеристики которой лучше, чем у перфторированной сульфоновой ионообменной мембраны, цена составляла всего около 10% от последней, прорыв всей реальной стоимости ванадиевых потоковых батарей » узкое место".

Благодаря оптимизации конструкции и применению новых материалов, номинальная плотность тока электрических свай ванадиевых батарей увеличилась с исходных 80 мА / c ㎡ до 120 ㎡, а мА / c сохранили ту же производительность, затраты на электроэнергию упали почти на 30%, спецификация одиночной сваи составила 32 кВт, экспортировался в США и Германию. Спроектированная и построенная в мае 2013 года крупнейшая в мире система накопления энергии на основе ванадиевых батарей мощностью 5 МВт / 10 МВт в Гуодиан Лунъюань находится в успешной параллельной работе ветряных электростанций NiuShi мощностью 50 МВт. С тех пор, успешно реализованные в Цзиньчжоу с проектами по хранению энергии в ветроэнергетических сетях мощностью 3 мВт / 6 мегаватт, а также с проектами по хранению энергии в Гуодиане, проект по хранению энергии мощностью 2 мВт / 4 мВт, также является нашей страной для изучения важности бизнес-моделей хранения энергии.

Все ванадиевые проточные батареи еще одним лидером является японское электрическое поле сумитомо. В 2010 году компания возобновит производство проточных батарей, будет завершено в 2015 году, 15 МВт / всего ванадиевые проточные батареи при 60 МВт электростанции, используются для решения проблемы нагрузки давления и качества электроэнергии в крупномасштабной солнечной энергосистеме на Хоккайдо, успешно Реализация этого проекта станет еще одной важной вехой для всех ванадиевых проточных батарей. В 2014 году компании UniEnergy Technologies, LLC (UET) США в Министерстве энергетики и поддержки экологически чистых фондов в Вашингтоне установили поточную систему хранения энергии на ванадиевых батареях мощностью 3 МВт / 10 МВт. Компания UET впервые в проекте применения и технологии смешанного кислотного электролита повысит плотность энергии примерно на 40% и может расширить окно использования проточных ванадиевых батарей для диапазона температуры и напряжения, снизить энергопотребление при управлении температурой.

В настоящее время повышение энергоэффективности проточной батареи и надежности системы, снижение стоимости является важной темой, которую необходимо популяризировать и применять в отношении массы проточной ячейки. Ключевой технологией является разработка материалов для аккумуляторных батарей с высокими эксплуатационными характеристиками, оптимизация конструкции, снижение внутреннего сопротивления батареи. Недавно Чжан Хуа и его команда благодаря инновациям в материалах и структуре аккумуляторов сделали общую проточную ванадиевую батарею в одной батарее в 80 мА / c ㎡ плотность рабочего тока, эффективность заряда и разряда увеличилась до 93% с 81% Несколько лет назад полностью доказали, что у него широкий простор для развития и перспективы.

Литий-ионный аккумулятор

В последние годы традиционная технология литий-ионных аккумуляторов продолжает развиваться, но аккумулятор, чем энергия, по-прежнему не может соответствовать требованиям приложения, технология аккумуляторов по-прежнему является самым большим узким местом в разработке портативных электронных устройств и электромобилей. Чтобы достичь инновационного прорыва в технологии высокоэнергетических батарей, исследователи выберут прорыв в выборе направления для более высокой плотности энергии литиевых батарей и литий-металлических воздушных батарей, таких как воздушные, и добились определенного прогресса. Некоторые новые аккумуляторные технологии уже начали применяться.

Согласно последним новостям, ученые в Соединенных Штатах взломали литий-серную батарею, сталкиваются с серьезными препятствиями - проблема раствора электролита, быстро решить проблему отказа литиево-серной батареи, ожидается, что прорыв значительно повысит конкурентоспособность литий-серных батарей на рынке. В опубликованном в журнале британского королевского общества журнале Nanoscale paper, Калифорнийском университете, инженерном колледже Риверсайд-Борнс исследователи объявили, что недавно успешно разработанные наноразмерные частицы серы с комбинацией диоксида кремния, образованного катодным материалом, могут предотвратить литиевую батарею. электролит, растворение значительного повышения производительности аккумулятора.

Литий-серные батареи - это элементы серы в качестве анода, металлический литий в качестве отрицательного электрода батареи, его теория, чем плотность энергии 2600 Вт / кг, фактическая плотность энергии до 450 Вт / кг. Низкая цена элементарной серы в то же время, богатый урожай, экологически чистый, является наиболее близким к индустриализации технологии высокоэнергетических аккумуляторов.

В международном масштабе типичными производителями литий-серных батарей для НИОКР являются американские SionPower, Polyplus, Moltech, British Oxis, южнокорейская Samsung и т. Д., Результаты которых наиболее характерны для компании SionPower. В 2010 году компания SionPower, применив литий-серные батареи на беспилотном летательном аппарате (БПЛА), с помощью солнечных батарей в дневное время, мощность разряда в ночное время, создала рекорд полета беспилотного летательного аппарата (БПЛА) в 14 дней подряд, является более успешным применением. пример литий-серных батарей. У себя дома исследования литиевых батарей, в основном сосредоточенные в Даляне силами Китайской академии наук, Китайского института химической защиты, Пекинского технологического института и других научно-исследовательских подразделений, в последние годы получили быстрое развитие. В настоящее время отечественная разработка литий-серных батарей стала мировым лидером по плотности энергии (> 450 Вт · ч / кг), но нормальный заряд и разряд после десятков раз, плотность энергии значительно затухает, имеет большое значение для улучшить его жизненный цикл.

Литий-серные батареи во всем мире соревнуются в исследованиях и разработках передовых технологий, а также в перспективах их индустриализации. Как увеличить срок службы аккумулятора и разрядки, безопасность использования, станет ключом к развитию индустриализации литий-серных батарей.

Металлические воздушные батареи

В настоящее время металлические литиевые воздушные батареи, особенно воздушные батареи, вызвали внимание людей, и был достигнут значительный прогресс.

Воздушно-литиевые батареи с металлическим литием в качестве отрицательного электрода, кислородом в воздухе в качестве активного положительного материала посредством электрохимической реакции между литием и кислородом осуществляют взаимное преобразование электрической энергии и химической энергии. Теория плотности энергии батареи составляет около 3500 Вт / кг, что в 10 раз больше для литий-ионных батарей и бензина. Сосредоточившись на потенциальных применениях воздушно-литиевых батарей, страны всего мира должны провести соответствующие исследовательские работы. IBM взяла на себя обязательство по проекту «Аккумулятор 500», рассчитывая достичь цели по зарядке электромобиля на расстояние 500 миль. А такие предприятия, как японские агенты, присоединятся к диафрагме и электролиту.

Литий-воздушная батарея - это не новая концепция, она была впервые реализована в 1976 году исследователями из Lockheed. В 1996 году Абрахам выдвинул органическую электролитическую жидкую систему, создав новую ситуацию исследования литиевых воздушных батарей. В настоящее время исследования литий-воздушных аккумуляторов в основном сосредоточены на положительных моментах, они напрямую определяют технические характеристики аккумулятора. Плотность энергии, наиболее представительная - это графеновые материалы. Исследователи из Тихоокеанской национальной лаборатории США на северо-западе подготовили своего рода слоистый графеновый материал с пузырьковой структурой для достижения удельной емкости разряда около 15000 мАч / г, что намного больше, чем у существующих литий-ионных аккумуляторов.

Однако зарядка и разрядка аккумулятора лития - воздух, образующийся в процессе образования кислородных промежуточных продуктов, будет реагировать с углеродным материалом, электролитом, что приводит к образованию большого количества побочных продуктов, таких как карбонат лития и т. Д.), Что сильно влияет на клеточный цикл, является узким местом его развития. В аноде будут использоваться пористое золото Брюса и карбид титана, а также другие вещества, которые могут эффективно сдерживать неблагоприятное воздействие, коэффициент сохранения емкости за 100 циклов составляет более 95%.

Высокая плотность энергии является основным преимуществом воздушно-литиевых батарей, а стабильность цикла является ключом к развитию их технологий и проблем. С другой стороны, катодная защита и очистка металлического лития и ингибирование дендритов лития в процессе зарядки. и разрядка, высокоактивный катодный каталитический компонент и селективность проявления воздушной пленки, технология интеграции конструкции батареи и т. д. - все это практический процесс применения, необходимый для эффективного решения проблемы.

Страница содержит содержимое машинного перевода.