01 Apa baterei lithium-air lan baterei lithium-sulfur?
① baterei Li-air
Baterai lithium-air nggunakake oksigen minangka reaktan elektroda positif lan lithium logam minangka elektroda negatif.Kapadhetan energi teoritis sing dhuwur (3500wh / kg), lan kapadhetan energi sing nyata bisa tekan 500-1000wh / kg, sing luwih dhuwur tinimbang sistem baterei lithium-ion konvensional.Baterei Lithium-air kasusun saka elektroda positif, elektrolit lan elektroda negatif.Ing sistem baterei non-air, oksigen murni saiki digunakake minangka gas reaksi, supaya baterei lithium-air bisa uga disebut baterei lithium-oksigen.
Ing taun 1996, Abraham et al.kasil nglumpuk pisanan non-air baterei lithium-air ing laboratorium.Banjur peneliti wiwit menehi perhatian marang reaksi elektrokimia internal lan mekanisme baterei lithium-air non-air;ing 2002, Read et al.nemokake yen kinerja elektrokimia saka baterei lithium-udhara gumantung ing bahan pelarut elektrolit lan katoda udara;ing 2006, Ogasawara et al.digunakake Mass spectrometer, iki mbuktekaken kanggo pisanan sing Li2O2 iki oxidized lan oksigen dirilis sak daya, kang dikonfirmasi reversibility elektrokimia saka Li2O2.Mulane, baterei lithium-air wis nampa akèh manungsa waé lan pembangunan cepet.
② Baterei litium-sulfur
Baterei litium-sulfur minangka sistem baterei sekunder adhedhasar reaksi sing bisa dibalikake saka belerang kapasitas spesifik dhuwur (1675mAh/g) lan logam litium (3860mAh/g), kanthi voltase discharge rata-rata udakara 2.15V.Kapadhetan energi teoritis bisa tekan 2600wh/kg.Bahan mentahan nduweni kaluwihan biaya murah lan ramah lingkungan, saengga nduweni potensi pembangunan sing gedhe.Penemuan baterei litium-sulfur bisa dilacak maneh ing taun 1960-an, nalika Herbert lan Ulam nglamar paten baterei.Prototipe baterei lithium-sulfur iki nggunakake lithium utawa alloy lithium minangka bahan elektroda negatif, belerang minangka bahan elektroda positif lan kasusun saka amina jenuh alifatik.saka elektrolit.Sawetara taun sabanjure, baterei lithium-sulfur ditingkatake kanthi ngenalake pelarut organik kayata PC, DMSO, lan DMF, lan baterei 2.35-2.5V dijupuk.Ing pungkasan taun 1980-an, eter kabukten migunani ing baterei lithium-sulfur.Ing panliten sabanjure, panemuan elektrolit adhedhasar eter, panggunaan LiNO3 minangka aditif elektrolit, lan proposal elektroda positif komposit karbon / belerang wis mbukak boom riset baterei lithium-sulfur.
02 Prinsip kerja baterei lithium-air lan baterei lithium-sulfur
① baterei Li-air
Miturut macem-macem negara elektrolit sing digunakake, baterei lithium-air bisa dipérang dadi sistem banyu, sistem organik, sistem hibrida banyu-organik, lan baterei lithium-air kabeh-padat.Antarane wong-wong mau, amarga kapasitas spesifik baterei lithium-air kurang nggunakake elektrolit adhedhasar banyu, kangelan ing nglindhungi logam lithium, lan reversibility miskin saka sistem, baterei lithium-air organik non-banyu lan kabeh-solid-state lithium-air. baterei luwih akeh digunakake ing saiki.Riset.Baterei lithium-air non-air pisanan diusulake dening Abraham lan Z.Jiang ing 1996. Persamaan reaksi discharge ditampilake ing Figure 1. Reaksi pangisi daya yaiku sebaliknya.Elektrolit utamane nggunakake elektrolit organik utawa elektrolit padat, lan produk discharge utamane Li2O2, produk kasebut ora larut ing elektrolit, lan gampang dikumpulake ing elektroda positif udara, mengaruhi kapasitas discharge baterei lithium-air.
Baterei Lithium-air duwe kaluwihan saka Kapadhetan energi Ultra-dhuwur, ramah lingkungan, lan rega murah, nanging riset isih ing bayi, lan isih akeh masalah sing kudu ditanggulangi, kayata katalisis reaksi abang oksigen, permeabilitas oksigen lan hidrofobik elektroda udara, lan mateni elektroda udara dll.
② Baterei litium-sulfur
Baterei litium-sulfur utamane nggunakake belerang unsur utawa senyawa adhedhasar belerang minangka bahan elektroda positif baterei, lan lithium metalik utamane digunakake kanggo elektroda negatif.Sajrone proses discharge, lithium logam sing ana ing elektroda negatif dioksidasi kanggo ilang elektron lan ngasilake ion lithium;banjur elektron ditransfer menyang elektroda positif liwat sirkuit njaba, lan ion lithium kui uga ditransfer menyang elektroda positif liwat elektrolit kanggo nanggepi belerang kanggo mbentuk polysulfide.Lithium (LiPSs), lan banjur luwih reaksi kanggo ngasilake lithium sulfida kanggo ngrampungake proses discharge.Sajrone proses ngisi daya, ion litium ing LiPS bali menyang elektroda negatif liwat elektrolit, dene elektron bali menyang elektroda negatif liwat sirkuit njaba kanggo mbentuk logam litium karo ion litium, lan LiPSs dikurangi dadi belerang ing elektroda positif kanggo ngrampungake proses ngisi daya.
Proses discharge baterei litium-sulfur utamane minangka reaksi elektrokimia kompleks multi-langkah, multi-elektron, multi-phase ing katoda belerang, lan LiPS kanthi dawa rantai sing beda-beda diowahi dadi siji-sijine sajrone proses muatan-discharge.Sajrone proses discharge, reaksi sing bisa kedadeyan ing elektroda positif ditampilake ing Gambar 2, lan reaksi ing elektroda negatif ditampilake ing Gambar 3.
Kaluwihan saka baterei lithium-sulfur ketok banget, kayata kapasitas teori dhuwur banget;ora ana oksigen ing materi, lan reaksi evolusi oksigen ora bakal kelakon, supaya kinerja safety apik;sumber belerang akeh banget lan belerang unsur murah;iku ramah lingkungan lan wis keracunan kurang.Nanging, baterei lithium-sulfur uga duwe sawetara masalah tantangan, kayata efek anter jemput lithium polysulfide;insulasi unsur sulfur lan produk discharge;masalah owah-owahan volume gedhe;masalah SEI lan safety sing ora stabil sing disebabake anoda lithium;fenomena self-discharge, lsp.
Minangka generasi anyar saka sistem baterei secondary, baterei lithium-udhara lan baterei lithium-sulfur duwe nilai kapasitas tartamtu teori dhuwur banget, lan wis kepincut manungsa waé ekstensif saka peneliti lan pasar baterei secondary.Saiki, rong baterei iki isih ngadhepi akeh masalah ilmiah lan teknis.Dheweke ana ing tahap riset awal pangembangan baterei.Saliyane kapasitas lan stabilitas tartamtu saka materi katoda baterei sing kudu luwih apik, masalah utama kayata safety baterei uga kudu dirampungake kanthi cepet.Ing mangsa ngarep, rong jinis baterei anyar iki isih mbutuhake perbaikan teknis sing terus-terusan kanggo ngilangi cacat supaya bisa mbukak prospek aplikasi sing luwih akeh.
Wektu kirim: Apr-07-2023