Почему технология воздушно-литиевых батарей должна подавлять побочные эффекты?

Фактически, в последние годы основная мощность батареи поступает из-за быстрого роста спроса на батарею в отрасли, поэтому разработка аккумуляторных технологий, технология в процессе практического применения часто является наиболее важным фактором, который необходимо учитывать, это необходимость в аккумуляторной батарее. , и в этот момент литиевая батарея разряжена даже при малом увеличении, большая поляризация неизбежно приведет к очень неидеальной энергоэффективности и соотношению производительности, это также относится к области питания батареи для практического важного препятствия, которое необходимо преодолеть.

Литий-воздушная батарея - это очень потенциальная технология аккумуляторов высокой емкости, использование литий-металлической и кислородной обратимой реакции, теоретический верхний предел плотности энергии 11000 Вт · ч / кг, намного больше, чем у бассейна, фактическая плотность энергии 200 + В настоящее время в научных кругах и в промышленности этот результат широко рассматривается как аккумулятор в области обратной технологии в будущем. Но исследования пустых литиевых аккумуляторов в отрасли вызывают много вопросов, многие люди думают, что литиевая батарея Воздушные батареи, определяемые (кислородные), следует называть литиевым комплексом, механизм реакции, низкая эффективность поляризации, низкий срок службы цикла, это не будущее (спрос на аккумуляторные батареи как движущую силу для важной отрасли) в направлении развития аккумуляторной промышленности. Конечно, в этом процессе исследователи прилагают усилия, чтобы получить множество достижений, чтобы провести углубленное обсуждение в направлении будущего.

Недавно ученые в Соединенных Штатах достигли прорыва в изучении литий-воздушных батарей, в журнале NATURE, успех может быть достигнут в классе циркуляции воздуха и атмосферы более 700 батарей, хорошо решенных до того, как многие системы могут реагировать только с чистым кислородом, круг жизни очень плохо, часто несколько десятков раз), в области научных исследований уровень добился большого прогресса. В этом, автор представит в этой статье, прогресс исследования содержания, и выдвинет практическую индустриализацию технологии пустых литиевых батарей перспектива в будущее.

1 обсуждение концепции технологии пустой литиевой батареи, подавить важность неблагоприятного события

Одним из больших преимуществ технологии пустых литиевых батарей является то, что теоретическая максимальная плотность 11000 Вт / кг почти эквивалентна плотности ископаемого топлива. Однако эти данные являются лишь наиболее оптимистичным методом оценки.

При подготовке реакции, если вы не рассчитываете качество O2, считайте его неисчерпаемым, из воздуха, конечно, может быть чистый литий, изменяющий значения энергии в ответ, чтобы напрямую вычислить идеальное значение 11500 Вт / кг. (ниже). Однако расчет на самом деле не является строгим: 1) реакционная система расчета удельной энергии не должна быть выброшена в дополнение к качеству реакционного газа, если качество вычислений в O2, плотность энергии реакции система скоро будет снижена до 3500 Вт · ч / кг; 2) литий фактически усложнит почти все компоненты в воздухе необратимой реакции, что является одним из узких мест технологии системы разряда литиевых батарей.

1.png

Расчет теоретической плотности энергии литий-воздушных батарей (без учета качества кислорода) из отчета JeffDahn «Электрически перезаряжаемые металлические - воздушные батареи по сравнению с усовершенствованными литий-ионными батареями».

Таким образом, на самом деле, литиевые воздушные батареи (Li - воздух) строгое определение - это кислород литиевой батареи (O2) Li -, и ингибирование литиевой комплексной реакции с другими компонентами в воздухе, на самом деле, воздушно-литиевые батареи являются одними из самых важных первых, которые нужно решить. основная проблема.

2, решение в этой статье

Решение: в атмосфере CO2, повторяя цикл электрохимического заряда литиевого анода, создать на его поверхности композитное покрытие Li2CO3 / C. Исследователи используют SEM, EELS, XPS для слоя плотной морфологии, химическое состояние, элемент был использован для характеристики Существование ситуации подтвердили, что образование слоя.Затем на защитном слоеЛитиевое электричество.Проверьте, они обнаружили, что даже при глубокой циркуляции лития закончился стриппинг-тест (0,5 мА / см2), он может реализовать недельный цикл лития / материала Удерживающая способность 99,97%, данные намного выше, чем у других исследовательских достижений в отрасли.

3, реакция всей клетки, жизненная ситуация и оптимизация процесса подготовки защитного слоя

С анодом из MoS2, катодом, защитным слоем лития EMIM - BF4 / DMSO (25% / 75%) составлял электролит всей батареи, а у человека - воздушная атмосфера. Реакция началась в первую неделю 2,92 В. , и образование Li2O2 было очень близко к потенциалу 2,96 В, демонстрирует, что основная реакция хорошая, в 3,75 В при удельной емкости 500 мАч / г. Разность напряжений круговой поляризации в первую неделю 0,88 В, 50 недель 1,3. В, 1,62 В через 550 недель. Через 700 недель аккумулятор все еще может работать; Напротив, без защиты воздушно-литиевые батареи могут выполнить цикл только около 10 раз отказа. Для выбора толщины защитного слоя в В данной статье автор считает: слишком тонкий защитный слой может вызвать разложение электролита, толстый защитный слой и приводит к переносу заряда электрического потенциала и побочным эффектам, поэтому необходимо его оптимизировать. После эксперимента выяснилось, что 10-кратный цикл приготовления защитного слой толщина является наиболее подходящей.

[editor1526204293436412.png]

Имеет защитный слой ячеек от первых недель до 550 недель кривой заряда-разряда B10 Время предварительной подготовки защитного слоя образца может обеспечить оптимальную производительность контура циркуляции

[editor1526204293582278.png]

Литиевый пустой кислород, литиевая батарея с циклическими изменениями напряжения поляризации

4, все виды методов характеристики побочных эффектов ингибирования

Далее автор применил круг исследований RAMAN на поверхности анода после разряда, обнаружил, что нужна только реакция Li2O2, никаких других примесей, и Li2O2 в электролите также показал хорошую стабильность. Автор также комбинирует метод ЯМР, далее показывает что система не является распространенной в воздухе, вызванной CO2, H2O, более сложной реакцией. Наконец, автор также объединил с методом расчета DFT, иллюстрирует, что защитный слой может эффективно предотвращать диффузию N2, O2 на анод из металлического лития (сдерживающая сторона эффекты), но для диффузии иона лития в анодную реакцию (необходимость) .Также использование алгоритма ABINITIO показывает, что молекулы воды и реакция Li2O2 затруднена в термодинамике, для реакции с CO2 требуется несколько кластеров, состоящих из CO2, а также условия низкой концентрации СО2 в воздухе достичь трудно.

5, резюме

Как видно, эта статья дает подробный анализ методов определения характеристик, иллюстрирует метод разряда литиевых батарей, побочные эффекты защитного торможения роста и увеличения срока службы имеют очевидный эффект. Две проблемы беспокоят воздушно-литиевые батареи, лежащие в основе задача, поэтому бумажная работа сделала важный прорыв в области фундаментальных исследований, так сказать.

Страница содержит содержимое машинного перевода.