01 Lityum-howa batareýalary we litiý-kükürt batareýalary näme?
Air Howa batareýasy
Lityum-howa batareýasy polo positiveitel elektrod reaktiwasy hökmünde kislorody, negatiw elektrod hökmünde metal litiýi ulanýar.Highokary teoretiki energiýa dykyzlygy (3500wh / kg), hakyky energiýa dykyzlygy 500-1000wh / kg ýetip biler, bu adaty litiý-ion batareýa ulgamyndan has ýokary.Lityum-howa batareýalary polo positiveitel elektrodlardan, elektrolitlerden we otrisatel elektrodlardan durýar.Suw däl batareýa ulgamlarynda häzirki wagtda reaksiýa gazy hökmünde arassa kislorod ulanylýar, şonuň üçin litiý-howa batareýalaryna litiý-kislorod batareýalary hem diýilýär.
1996-njy ýylda Ybraýym we başgalar.laboratoriýada ilkinji suwly litiý-howa batareýasyny üstünlikli ýygnady.Soňra gözlegçiler içerki elektrokimiki reaksiýa we suwly litiý-howa batareýalarynyň mehanizmine üns berip başladylar;2002-nji ýylda okaň we ş.m.litiý-howa batareýalarynyň elektrohimiki öndürijiliginiň elektrolit erginlerine we howa katod materiallaryna baglydygyny anyklady;2006-njy ýylda Ogasawara we başg.köpçülikleýin spektrometr ulanyldy, Li2O2-iň elektrokimiki tersligini tassyklaýan zarýad berlende Li2O2-iň okislenendigi we kislorodyň ilkinji gezek subut edildi.Şonuň üçin litiý-howa batareýalary köp ünsi we çalt ösüşi aldy.
Ith Lityum-kükürt batareýasy
Lityum-kükürt batareýasy, ýokary kuwwatly kükürdiň (1675mAh / g) we litiý metalyň (3860mAh / g) tersine reaksiýasyna esaslanýan ikinji batareýa ulgamy, ortaça çykaryş naprýa .eniýesi takmynan 2,15V.Onuň nazary energiýa dykyzlygy 2600wh / kg-a ýetip biler.Onuň çig maly arzan we daşky gurşaw taýdan arassalygyň artykmaçlyklaryna eýedir, şonuň üçin uly ösüş potensialyna eýe.Lityum-kükürt batareýalarynyň oýlap tapyşyny 1960-njy ýyllarda, Gerbert we Ulam batareýa patenti üçin ýüz tutanlarynda gözläp bolar.Bu litiý-kükürt batareýasynyň prototipi litiý ýa-da litiý garyndysyny otrisatel elektrod materialy, kükürt polo positiveitel elektrod materialy hökmünde we alifatiki doýgun aminlerden ybaratdyr.elektrolit.Birnäçe ýyldan soň, PC, DMSO we DMF ýaly organiki erginleri girizmek bilen litiý-kükürt batareýalary kämilleşdirildi we 2.35-2.5V batareýalary alyndy.1980-nji ýyllaryň ahyrynda efirleriň litiý-kükürt batareýalarynda peýdalydygy subut edildi.Soňky gözleglerde, efir esasly elektrolitleriň tapylmagy, LiNO3-iň elektrolit goşundysy hökmünde ulanylmagy we uglerod / kükürt birleşýän polo positiveitel elektrodlaryň teklibi litiý-kükürt batareýalarynyň gözleg işini açdy.
02 Lityum-howa batareýasynyň we litiý-kükürt batareýasynyň iş prinsipi
Air Howa batareýasy
Ulanylýan elektrolitleriň dürli ýagdaýlaryna görä, litiý-howa batareýalaryny suw ulgamlaryna, organiki ulgamlara, suw-organiki gibrid ulgamlara we gaty berk litiý-howa batareýalaryna bölmek mümkin.Şolaryň arasynda, suw esasly elektrolitleri ulanýan litiý-howa batareýalarynyň pes kuwwaty, litiý metalyny goramakdaky kynçylyklar we ulgamyň tersine üýtgemegi, suwly organiki litiý-howa batareýalary we gaty berk litiý-howa batareýalary häzirki wagtda has giňden ulanylýar.Gözleg.Suw däl litiý-howa batareýalary ilkinji gezek Ybraýym we Z.Jiang tarapyndan 1996-njy ýylda teklip edilipdi. Zyňyndy reaksiýasynyň deňlemesi 1-nji suratda görkezilýär. Zarýad beriş reaksiýasy tersine.Elektrolit esasan organiki elektrolitleri ýa-da gaty elektrolitleri ulanýar we çykaryş önümi esasan Li2O2, önüm elektrolitde eräp bilmeýär we litiý-howa batareýasynyň zarýad güýjüne täsir edip, howa polo positiveitel elektrodda toplanmak aňsat.
Lityum-howa batareýalary aşa ýokary energiýa dykyzlygynyň, daşky gurşawa arassalygyň we arzan bahanyň artykmaçlyklaryna eýedir, ýöne gözlegleri entek başlangyç döwründe we kislorodyň peselmeginiň reaksiýasynyň katalizasy ýaly çözülmeli köp meseleler bar. kislorodyň geçirijiligi we howa elektrodlarynyň gidrofobiýasy, howa elektrodlarynyň deaktiwasiýasy we ş.m.
Ith Lityum-kükürt batareýasy
Lityum-kükürt batareýalary esasan batareýanyň polo positiveitel elektrod materialy hökmünde elementar kükürt ýa-da kükürt esasly birleşmeleri ulanýarlar we metal litiý esasan otrisatel elektrod üçin ulanylýar.Zyňyndy prosesinde otrisatel elektrodda ýerleşýän metal litiý bir elektrony ýitirmek we litiý ionlaryny öndürmek üçin okislenýär;soň elektronlar daşarky zynjyryň üsti bilen polo positiveitel elektroda geçirilýär we emele gelen litiý ionlary polisulfid emele getirmek üçin kükürt bilen reaksiýa bermek üçin elektrolit arkaly polo positiveitel elektroda geçirilýär.Lityum (LiPS), soňra bolsa akym prosesini tamamlamak üçin litiý sulfidini öndürmek üçin reaksiýa beriň.Zarýad beriş prosesinde LiPS-lerdäki litiý ionlary elektrolit arkaly otrisatel elektroda, elektronlar bolsa daşarky zynjyr arkaly negatiw elektroda litiý ionlary bilen litiý metal emele getirýär we LiPS-ler polo positiveitel elektrodda kükürdi azalýar. zarýad bermek prosesi.
Lityum-kükürt batareýalarynyň zarýad beriş prosesi, esasan, kükürt katodynda köp basgançakly, köp elektronly, köp fazaly çylşyrymly elektrohimiki reaksiýadyr we dürli zynjyr uzynlygy bolan LiPS zarýad beriş prosesinde biri-birine öwrüler.Zyňyndy prosesinde polo positiveitel elektrodda bolup biläýjek reaksiýa 2-nji suratda, otrisatel elektroddaky reaksiýa 3-nji suratda görkezilýär.
Lityum-kükürt batareýalarynyň artykmaçlyklary gaty ýokary teoretiki kuwwat ýaly aýdyňdyr;materialda kislorod ýok we kislorodyň ewolýusiýa reaksiýasy ýüze çykmaz, şonuň üçin howpsuzlyk öndürijiligi gowy;kükürt serişdeleri köp we elementar kükürt arzan;ekologiýa taýdan arassa we zäherliligi pes.Şeýle-de bolsa, litiý-kükürt batareýalarynda käbir kyn meseleler bar, meselem, litiý polisulfid gatnaw effekti;elementar kükürdi we onuň çykarylýan önümlerini izolýasiýa etmek;uly göwrümiň üýtgemegi meselesi;durnuksyz SEI we litiý anodlary sebäpli dörän howpsuzlyk problemalary;öz-özüni boşatmak hadysasy we ş.m.
Ikinji nesil batareýa ulgamynyň täze nesli hökmünde litiý-howa batareýalary we litiý-kükürt batareýalary örän ýokary teoretiki aýratynlyklara eýe bolup, gözlegçileriň we ikinji derejeli batareýa bazarynyň ünsüni özüne çekdi.Häzirki wagtda bu iki batareýa henizem köp ylmy we tehniki meseleler bilen ýüzbe-ýüz bolýar.Batareýany ösdürmegiň irki gözleg döwründe.Has kämilleşdirilmeli batareýa katod materialynyň aýratyn kuwwatyna we durnuklylygyna goşmaça, batareýanyň howpsuzlygy ýaly möhüm meseleler hem gyssagly çözülmeli.Geljekde has giň amaly perspektiwalary açmak üçin kemçiliklerini aradan aýyrmak üçin bu iki täze batareýa henizem tehniki kämilleşdiriş zerur.
Iş wagty: Apr-07-2023