Новый прорыв в технологии исследования отечественных литий-серных аккумуляторов!

В 2020 году это станет препятствием для всех компаний, выпускающих новые энергетические автомобили и аккумуляторные батареи на китайском рынке. Согласно «Технологической дорожной карте для энергосбережения и транспортных средств на новой энергии», выпущенной Министерством промышленности и информационных технологий, в 2020 году плотность энергии аккумуляторных элементов, работающих только на электромобилях, должна достичь 300 Втч / кг и стремиться к достижению 350 Втч / кг. , в то время как текущая основная система материалов литиевых батарей, плотность энергии будет близка к теоретическому значению в следующие один-два года, и ее трудно превысить 350 Втч / кг. Чтобы производить батареи с более высокой плотностью энергии, необходимо разработать новую систему батарей. Некоторые инсайдеры полагают, что система литий-серных батарей, как ожидается, станет одной из основных систем материалов для батарей с высокой плотностью энергии в будущем.

Недавно команда профессора Лай Яньцина из Центрально-Южного университета совершила крупный прорыв в исследованиях высокой безопасности, длительного срока службы и высокой удельной энергии литий-серных батарей, а также совершила прорывы в композитной конструкции СК, механизме циклического затухания и серосодержащий литий-свинцовый метод. Серия инновационных результатов, связанных с результатами исследований в NanoEnergy, EnergyStorageMaterials и J. Mater. Chem, соответствующие материалы по энергетике, опубликованные в Top Journal. Как руководитель проекта профессор Лай Яньцин также подал заявку на утверждение Национальной программы ключевых исследований и разработок 2018 года. Ожидается, что в течение 3 лет этот проект станет первым в мире, в котором будет достигнута высокоэнергетическая (более чем в два раза больше нынешней батареи) разработка литий-серных батарей, демонстрирующая возможности производства и загрузки.

Литий-серная батарея - это своего рода литиевая батарея с серным элементом в качестве положительного электрода батареи и металлическим литием в качестве отрицательного электрода. Его теоретическая удельная энергия достигает 2600 Втч / кг, что намного выше, чем у нынешних коммерческих литий-ионных аккумуляторов. В последние годы литий-серные батареи стали одним из основных направлений исследований новых высокоэнергетических батарей из-за их высокой плотности энергии, теоретической емкости, обильных ресурсов элементарной серы, низкой цены и экологичности.

Хотя технический путь относительно ясен, процесс коммерциализации литий-серных батарей сталкивается с серьезными проблемами: из-за плохой проводимости материала серного катода и продукта его разряда сульфида лития, объемных эффектов во время зарядки и разрядки, а также «эффекта челнока» и т. Д. • Степень использования серы в батарее низкая, емкость быстро снижается, а производительность - низкая.

В ответ на вышеуказанные проблемы профессор Сюй Маовен из факультета материалов и энергетики Юго-Западного университета разработал и синтезировал полую наноклетку с гетеропереходом NiO-NiCo2O4 с двойным ядром-оболочкой в качестве носителя серы и впервые применил к литию -серные батареи. Эта полая структура не только обеспечивает достаточно места для хранения серы, но также эффективно справляется с эффектом объема во время загрузки и выгрузки серы. Кроме того, наноклетка с гетеропереходом NiO-NiCo2O4 может использовать уникальные преимущества своего собственного состава для эффективного ингибирования растворения и диффузии полисульфида и смягчения челночного эффекта батареи. Основываясь на этой уникальной конструкции, материал действует как положительный электрод батареи. литий-серный аккумулятор и демонстрирует высокую удельную емкость и хорошую циклическую стабильность. Battery China Network была проинформирована о том, что результаты исследования были завершены командой Сюй Маовена и доктором Чен Юмин из Массачусетского технологического института в США и опубликованы в ведущем международном энергетическом журнале «Advanced Energy Materials» под заголовком « NiO-NiCo2O4 с двойной оболочкойГетероструктураУглеродПолыеНаноклетки какЭффективныйSulfurHost for AdvancedLithium-SulfurBatteries »(Advanced Energy Materials)) на.

В последние годы не только научно-исследовательские институты, но и производители аккумуляторов активно ищут технологические прорывы, надеясь как можно скорее реализовать коммерциализацию литий-серных аккумуляторов. Учитывая, что высотные дроны особенно чувствительны к весу, самым большим преимуществом литий-серных батарей является их высокая плотность энергии и легкий вес. Многие предприятия в стране и за рубежом последовательно проводят испытания литий-серных батарей на дронах.

В 2010 году компания SIONPOWER в зарубежных странах применила литий-серные батареи к большим беспилотным летательным аппаратам, чтобы установить мировой рекорд: три летающих БПЛА с самой высокой высотой полета, самым продолжительным временем полета и самой низкой рабочей температурой, в настоящее время литий-ионные батареи не могут реализовать длительная стагнация дронов в высотных низкотемпературных условиях. Внутри страны компания lion technology сотрудничает с IMRE, профессиональным исследовательским институтом в Сингапуре. В настоящее время образцы литий-серных аккумуляторов применяются и в дронах.

В настоящее время исследования и разработки литий-серных батарей в области индустриализации все еще находятся в зачаточном состоянии. Помимо необходимости дальнейшего улучшения удельной емкости и стабильности катодных материалов батареи, необходимо срочно решить такие ключевые вопросы, как безопасность батареи. Несмотря на то, что индустриализация литий-серных батарей по-прежнему сталкивается с множеством проблем, по мнению д-ра Мяо Лисяо, генерального менеджера отдела исследований и разработок Thornton New Energy, это лучшая возможность для новых энергетических компаний Китая воспользоваться возможностью получить право говорить о будущих литий-серных аккумуляторах. В течение этого периода компании, производящие аккумуляторные батареи, должны увеличить инвестиции в исследования и разработки, ускорить прорыв и преодолеть технические трудности литий-серных батарей, чтобы избежать использования в будущем технологии сердечника литий-серных батарей, что повлияет на здоровое развитие отечественной литиевой батареи. аккумуляторная промышленность.

Страница содержит содержимое машинного перевода.