Se han realizado nuevos avances en la tecnología de baterías de litio y azufre

Informes completos de la red eléctrica de litio OFweek: en la actualidad, las principales tecnologías internacionales de almacenamiento de energía química, incluidas las baterías de azufre de sodio, la batería de litio, las baterías de flujo, las baterías de plomo-ácido, las baterías de fosfato de hierro y litio, etc. El instituto de física química de Dalian, la academia china de ciencias, dicen los investigadores, como la industria de las energías renovables y el desarrollo de la industria de los vehículos eléctricos, los países otorgan gran importancia a la tecnología y la industria de almacenamiento de energía, todo tipo de nuevos tipos de investigación de baterías de almacenamiento de energía electroquímica y desarrollo del progreso tecnológico. Entre ellos, los más representativos incluyen baterías de flujo, batería de litio y baterías de aire de litio, etc., pero su desarrollo tecnológico se enfrenta a algunos retos reales.

Tecnología de almacenamiento de energía de la batería de flujo

La batería de flujo generalmente se realiza mediante la energía de reacción REDOX de sustancias activas líquidas y la conversión de energía química, para realizar el almacenamiento de energía eléctrica y la liberación del dispositivo de almacenamiento de energía electroquímica. Debido a que su potencia y capacidad son independientes entre sí, la profundidad de la carga y descarga, la seguridad, las ventajas tan destacadas, se ha convertido en una de las mejores opciones para las áreas de almacenamiento de energía.

Las baterías de flujo desde que se inventó en la década de 1970, se llevó del laboratorio a la empresa, del prototipo a los productos estándar, del modelo se aplica a la función de promoción comercial, escala desde la niñez, de individual a integral, hay cientos de ejecución de todo tipo de proyectos, capacidad instalada total acumulada de unos 40 gigavatios.

Todas las baterías de flujo de vanadio con capacidad instalada de 35 mw, es actualmente la batería de flujo más utilizada. En el instituto de física química de Dalian de la academia china de ciencias para el apoyo técnico de Dalian y el desarrollo de tecnología de almacenamiento de energía co., LTD. (en lo sucesivo, "almacenamiento de energía secco de fusión) y el instituto químico de cooperación de Dalian, realizan las baterías de flujo de vanadio total de materiales clave y producción en masa. Los productos de electrolitos se han exportado a Japón, Corea del Sur, Estados Unidos, Alemania y Gran Bretaña. Desarrollar una alta selectividad, alta durabilidad, bajo costo de rendimiento de la membrana de conducción de iones de flúor es mejor que el de la membrana de intercambio de iones de ácido sulfónico perfluorado, el precio fue solo alrededor del 10% de este último, romper todo el costo real de las baterías de flujo de vanadio " embotellamiento".

A través de la optimización estructural y la aplicación de nuevos materiales, la densidad de corriente nominal de pila eléctrica de las baterías de flujo de vanadio ha aumentado de los 80 ma / c ㎡ originales a 120 ㎡ y la ma / c mantiene el mismo rendimiento, los costos de electricidad se desplomaron casi un 30%, la especificación de pila única de 32 kw, se ha exportado a Estados Unidos y Alemania. Diseñado y construido en mayo de 2013, el sistema de almacenamiento de energía de batería de vanadio de flujo de 5 mw / 10 mw más grande del mundo en Guodian Longyuan se encuentra NiuShi 50 mw granjas eólicas éxito de operación paralela. Desde entonces, implementado sucesivamente en Jinzhou con 3 mw / 6 megavatios de proyectos de almacenamiento de energía de la red de energía eólica y la paz de Guodian es proyectos de almacenamiento de energía de 2 mw / 4 mw, también es nuestro país para explorar la importancia de los modelos comerciales de almacenamiento de energía.

Todas las baterías de flujo de vanadio, otro líder es el campo eléctrico sumitomo de Japón. En 2010, la compañía para reiniciar el negocio de baterías de flujo, se completará en 2015, 15 mw / baterías de flujo de vanadio total cuando la estación de energía de 60 mw, se utiliza para resolver la carga de presión de la red de energía solar a gran escala local de Hokkaido y la calidad de la energía, con éxito La implementación de este proyecto será otro hito en todas las baterías de flujo de vanadio. En 2014, las empresas de Estados Unidos UniEnergy Technologies, LLC (UET) en el departamento de energía de los Estados Unidos y el apoyo de fondos limpios en Washington, establecieron el sistema de almacenamiento de energía de batería de vanadio de flujo de 3 mw / 10 mw. La compañía UET, por primera vez en la aplicación del proyecto y la tecnología de electrolitos ácidos mixtos, la densidad de energía aumenta en aproximadamente un 40% y puede ampliar el flujo de vanadio, las baterías usan la ventana de rango de temperatura y voltaje, reducen el consumo de energía de la gestión térmica.

En la actualidad, mejorar la eficiencia energética de la batería de flujo y la confiabilidad del sistema, reducir el costo es un tema importante de la masa de la celda de flujo para popularizar y aplicar. El desarrollo de materiales de batería de alto rendimiento, la optimización del diseño estructural, reducir la resistencia interna de la batería es una tecnología clave. Recientemente, Zhang hua y su equipo a través de la innovación del material de la batería y la innovación de la estructura, lograron que las baterías de flujo total de vanadio de una sola batería en 80 ma / / c ㎡ la densidad de corriente de trabajo, la eficiencia energética de carga y descarga aumentaran a 93% de 81% a Hace unos años, demostrar plenamente que tiene un amplio espacio de desarrollo y perspectivas.

Tecnología de batería de iones de litio

En los últimos años, la tecnología tradicional de baterías de iones de litio continúa avanzando, pero la batería que la energía aún no puede cumplir con los requisitos de la aplicación, la tecnología de la batería sigue siendo el mayor cuello de botella del desarrollo de dispositivos electrónicos portátiles y vehículos eléctricos. Para lograr un avance innovador en la tecnología de baterías de alta energía, los investigadores avanzarán en la elección de la dirección para una mayor densidad de energía de la batería de litio y las baterías de aire de metal de litio, como el aire y cierto progreso. Algunas nuevas tecnologías de baterías ya han visto signos de aplicación real.

Según las últimas noticias, los científicos en los Estados Unidos ha violado la batería de litio-azufre enfrenta importantes obstáculos: problema de solución de electrolitos, resolver la falla de la batería de litio-azufre rápidamente, se espera que el avance mejore en gran medida la competitividad del mercado de baterías de litio-azufre. En un artículo publicado en la revista británica de la sociedad real de nanoescala de la Universidad de California, la facultad de ingeniería de Riverside Bourns, los investigadores han anunciado recientemente que han desarrollado con éxito unas partículas de azufre a nanoescala, con la combinación de dióxido de silicio formado por el material del cátodo, puede prevenir la batería de litio electrolito, la disolución de un aumento significativo del rendimiento de la batería.

Las baterías de azufre de litio son elementos de azufre como ánodo, litio metálico como electrodo negativo de una batería, su teoría es la densidad de energía de 2600 wh / kg, la densidad de energía real hasta 450 wh / kg. Precio bajo de azufre elemental al mismo tiempo, rendimiento rico, respetuoso con el medio ambiente, es el más cercano a la industrialización de la tecnología de baterías de alta energía.

A nivel internacional, algunos fabricantes típicos de I + D de baterías de azufre de litio son American SionPower, Polyplus, Moltech, British Oxis y Samsung de Corea del Sur, etc., de los cuales los resultados de SionPower son los más representativos de la empresa. En 2010, la compañía SionPower que aplicó baterías de azufre de litio en el vehículo aéreo no tripulado (uav), mediante baterías solares durante el día, energía de descarga nocturna, creó el registro de vuelo del vehículo aéreo no tripulado (uav) de 14 días seguidos, es una aplicación más exitosa ejemplo de baterías de azufre de litio. En casa, la investigación de baterías de litio concentrada principalmente en Dalian por el compuesto de la academia de ciencias de China, el instituto de defensa química de China, el instituto de tecnología de Beijing y otras unidades de investigación científica, obtuvo el rápido desarrollo en los últimos años. En la actualidad, el desarrollo nacional de baterías de azufre de litio se ha convertido en un líder mundial en la densidad de energía (> 450 wh / kg), pero la carga y descarga normal después de docenas de veces, la densidad de energía es una gran atenuación, es de gran importancia para mejorar su ciclo de vida.

Las baterías de litio y azufre en todo el mundo compiten por la investigación y el desarrollo de tecnología de vanguardia, su perspectiva de industrialización ampliamente. Cómo aumentar la carga de la batería y la vida útil del ciclo de descarga, usar la seguridad, se convertirá en la clave para el desarrollo de la industrialización de las baterías de litio y azufre.

Baterías de aire de metal

En la actualidad, las baterías de aire de metal de litio especialmente - la batería de aire ha llamado la atención de la gente y se lograron muchos avances importantes.

Las baterías de aire de litio con litio metálico como electrodo negativo, el oxígeno en el aire como material activo positivo, a través de la reacción electroquímica entre el litio y el oxígeno, realizan la conversión mutua de energía eléctrica y energía química. La teoría de la densidad de energía de la batería es de aproximadamente 3500 wh / kg, 10 veces para las baterías de iones de litio y la gasolina. Centrándose en las aplicaciones potenciales de las baterías de aire de litio, los países de todo el mundo deben llevar a cabo el trabajo de investigación relacionado. IBM se ha comprometido con el proyecto "batería 500", espera alcanzar el objetivo de que el coche eléctrico cargue una autonomía de 500 millas. Y de la empresa como los japoneses agms join empujará el diafragma y el electrolito.

La batería de litio-aire no es un concepto nuevo, el primero en 1976 por investigadores del Lockheed. En 1996, Abraham propuesto por el sistema líquido electrolítico orgánico, creó una nueva situación el estudio de las baterías de aire de litio. En la actualidad, la investigación de las baterías de litio-aire se centra principalmente en lo positivo, decide directamente las especificaciones técnicas de la batería. Densidad energética, lo más representativo son los materiales de grafeno. Los investigadores en el laboratorio nacional del noroeste del Pacífico de los Estados Unidos, la preparación de una especie de material de grafeno en capas de estructura de burbujas, para lograr la capacidad específica de descarga de aproximadamente 15000 mAh / g, mucho más que las baterías de iones de litio existentes.

Sin embargo, la carga y descarga de la batería de litio: el aire generado en el proceso de productos intermedios de oxígeno reaccionará con el material de carbono, electrolito, lo que da como resultado una gran cantidad de formación de subproductos, como carbonato de litio, etc.), afecta en gran medida la ciclo celular, es el problema del cuello de botella de su desarrollo. En el ánodo se utilizarán oro poroso Bruce y carburo de titanio y otros, lo que puede contener eficazmente el evento adverso, una tasa de retención de capacidad de 100 ciclos es superior al 95%.

La alta densidad de energía es la principal ventaja de las baterías de aire de litio, y la estabilidad del ciclo es la clave para el desarrollo de su tecnología y problemas., Por otro lado, la protección del cátodo y la purificación del litio metálico y la inhibición de dendrita de litio en el proceso de carga. y la descarga, el componente catalítico de cátodo altamente activo y la selectividad del desarrollo de la película de aire, la tecnología de integración del diseño de la estructura de la batería, etc., todo es el proceso de aplicación práctica que se necesita para resolver el problema de manera efectiva.

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