Краткое описание влияния хранения литий-ионов на плотность энергии литий-ионных батарей

Те компании, которые в начале года убедили, как добиться к концу года, сокращаются они или нет; те предприятия, которые добились плодотворных результатов в «золотом» увлечении литиевыми батареями, забыли о своей изначальной зависимости, раскаявшись во внезапных изменениях в политике. Независимо от того, насколько неспокойен этот год, люди, пользующиеся литиевыми батареями, должны признать, что 2017 год действительно захватывающий.

В этом году влияние рынка на ведущие предприятия Мэтью стало более заметным, и началась ликвидация малых и средних предприятий. В этом году сотрудничество между энергетическими и автомобильными компаниями еще больше углубилось, и интеграция двух сторон стала консенсусом отрасли; Капитал в большей степени влияет на отрасль. Будь то слияния и поглощения или IPO, капитал стал важным вариантом для энергетических компаний.

С технической точки зрения 2017 год считается первым годом. Начиная с отца литиевых батарей Джона Гуднорфа, крупные компании и исследовательские институты последовательно демонстрировали мечи на поле битвы «твердотельных батарей», с 2017 года в первый год твердотельных батарей; BMW, Daimler, GM, Volkswagen, Toyota, Honda Основные автомобилестроительные компании, такие как Hyundai и другие, объявили о развитии автомобилей на топливных элементах, а 2017 год стал первым годом использования топливных элементов. На тройной рынок приходился обгон литий-фосфата железа. Компания BYD, которая использует фосфат лития-железа, объявила, что в следующем году чистые электромобили будут преобразованы в 2017 году в первый год использования тройных батарей.

В 2017 году стоит сказать слишком много вещей, но я хочу подчеркнуть, что для аккумуляторных батарей литиевые батареи всегда являются основным технологическим маршрутом и не будут заменены, по крайней мере, в течение нескольких десятилетий. Среди них краткосрочная цель технологии литиевых батарей - достичь 300 Вт · ч / кг за счет тройного положительного электрода с высоким содержанием никеля и отрицательного кремний-углеродного электрода; Среднесрочная цель (2025 г.) основана на использовании отрицательного электрода на основе лития на основе марганца / Si-C высокой емкости для достижения мономера 400 Вт / кг; Период заключается в разработке литий-серных и литий-воздушных батарей для достижения удельной энергии мономера 500 Вт · ч / кг.

Конечно, эту долгосрочную цель еще предстоит обсудить, и развитие науки часто бывает неожиданным, особенно в отрасли с широким спектром литиевых батарей, но ее основная проблема заключается в решении проблемы плотности энергии, плотности мощности и безопасности.

Давайте взглянем на некоторые новые технологии и события в индустрии литиевых батарей на этой неделе.

1. Новые катализаторы топливных элементов значительно снижают затраты на производство водорода.

Согласно зарубежным веб-сайтам, исследовательская группа из Калифорнийского университета в Санта-Барбаре (UCSB) изучала новый метод производства водорода из метана, который дешевле, чем предыдущие технологии, а также предотвращает образование парниковых газов (например, углекислого газа)?

Команда UCSB изучила использование расплавленных металлов и солей в качестве новой каталитической системы. Эксперименты показали, что различные комбинации металлов в расплавленных сплавах могут усиливать их каталитическую активность, превращая метан в водород и твердый углерод. Исследователи разработали одностадийный метод превращения метана в водород, который проще и дешевле, чем обычные методы SMR, а побочными продуктами являются твердый углерод для удобного хранения.

Исследователи ввели газообразный метан на дно каталитически активного реактора с расплавом металла. Когда пузырьки поднимаются, катализатор на стенке молекулярного сосуда с метаном контактирует с образованием углерода и водорода. Когда пузырь метана достигает верха сосуда, он распадается на водород и выходит из верхней части реактора. Твердые частицы углерода, плавающие поверх жидкого металла, также можно легко отделить.

Поверхность расплавленного металлического сплава не дезактивируется из-за накопления углерода по сравнению с традиционным методом, основанным на реакции, происходящей на твердой поверхности, и может использоваться повторно бесконечно. Продукт реакции отделяется от реакционной системы вовремя, чтобы ускорить реакцию, и в принципе процесс можно проводить при высоком давлении, так что степень превращения метана высока.

Комментарии: Текущая индустриализация топливных элементов еще невелика, и спрос на водород невелик. Следовательно, эта технология парового риформинга метана (SMR), коммерциализированная на протяжении десятилетий, не является холодной. В конце концов, SMR не только потребляет много энергии, но и производит углекислый газ. Однако с обновлением технологии топливных элементов, как только будет реализовано масштабное применение, ценность этого нового типа катализатора будет отражена в геометрических кратных.

2. Новый композитный сепаратор литиевых батарей может хранить ионы лития.

Исследователи профессора Лейфа Нихольма и Ван Чжаохуи из Уппсальского университета в Швеции успешно синтезировали редокс-активные композитные литий-ионные сепараторы батарей, используя простой и экономичный метод изготовления бумаги, творчески преобразовав инертный мембранный слой в ионы лития. Накопительная емкость слоя проводящего полимерного материала эффективно увеличивает удельную энергию литий-ионной батареи.

Основная идея состоит в том, чтобы преобразовать традиционную толстую диафрагму в двухслойную диафрагму (редокс-активный сепаратор), состоящую из тонкого изолирующего слоя и толстого активного слоя для увеличения плотности емкости литий-ионной батареи.

Тонкий изолирующий слой в редокс-активном сепараторе состоит из наноцеллюлозных волокон (NCF: наноцеллюлозные волокна), а толстый активный слой состоит из наноцеллюлозных волокон и проводящего полимерного полипиррольного композита (PPy: полипиррол). В конструкции слой PPy должен быть размещен напротив положительного электрода батареи, потому что электрохимически активный материал PPy может обеспечить батарею емкостью, отличной от материала положительного электрода, через механизм деинтеркаляции анионов, когда батарея находится в работе.

Комментарии: Теоретически накопление ионов лития через диафрагму действительно может значительно увеличить плотность энергии. Однако есть много способов увеличить плотность энергии. Трудно сказать, выполняет ли новая диафрагма основную функцию традиционной диафрагмы, кроме хранения ионов лития. Повлияет ли наличие диафрагмы на электролит, пока нет большого количества экспериментов. Самое главное - возможно ли массовое производство. В противном случае значение этой диафрагмы исчезнет.

3. Исследователи ASU используют керамику вместо электролитов для решения проблем безопасности литиевых батарей.

Специалисты Университета штата Аризона решили большую проблему, и будущий аккумулятор станет портативным маленьким электронным устройством. Команда Чана предложила заменить керамику горючими электролитами. Большинство проблем с безопасностью вызвано короткими замыканиями. Электролит легко воспламеняется и вызывает цепные реакции, такие как выделение газа и разложение материала.

В настоящее время исследователи используют более стабильные твердые материалы для замены электролитов и поддержания их высокой ионной проводимости. Сейчас проблема заключается в том, что многие твердые электролиты являются хрупкими, и команда изучает сплав литий-ионных керамических наноматериалов с полимерами для достижения желаемого твердого электролита и обеспечения хороших механических свойств и высокой литий-ионной проводимости и повышения безопасности.

Комментарии: В твердотельных батареях нет ничего нового, а керамические твердотельные электролиты даже не входят в число многих технических направлений твердотельных батарей. Их превосходные электрохимические характеристики ограничивают сценарии их применения. В области цифровых мобильных телефонов и так далее, конечно, сложность их применения также ниже, чем в направлении исследования твердых электролитов, таких как сульфиды и оксиды. Однако в целом керамические твердотельные батареи должны применяться к потребителям в режиме реального времени.

Страница содержит содержимое машинного перевода.