¡Un nuevo avance en la tecnología de investigación de baterías de litio-azufre domésticas!

En 2020, será un obstáculo para todos los vehículos de nueva energía y las empresas de baterías de energía que venden en el mercado chino. Según la "Hoja de ruta tecnológica para vehículos de ahorro de energía y nuevas energías" emitida por el Ministerio de Industria y Tecnología de la Información, en 2020, la densidad de energía de las celdas de batería de energía de vehículos eléctricos puros debería alcanzar los 300Wh / kg y esforzarse por alcanzar los 350Wh / kg. , mientras que el sistema de material de batería de litio convencional actual, la densidad de energía estará cerca del valor teórico en los próximos uno o dos años, y es difícil superar los 350Wh / kg. Para fabricar baterías con mayor densidad energética, es necesario desarrollar un nuevo sistema de baterías. Algunos expertos creen que se espera que el sistema de batería de litio-azufre se convierta en uno de los sistemas de material de batería convencionales de alta densidad de energía en el futuro.

Recientemente, el equipo del profesor Lai Yanqing de la Central South University ha logrado un gran avance en la investigación sobre la alta seguridad, larga vida útil y alta energía específica de las baterías de litio-azufre, y ha logrado avances en la construcción compuesta SC, el mecanismo de atenuación cíclica y método de litio-plomo de corte de azufre. Una serie de resultados innovadores, resultados de investigación relacionados en NanoEnergy, EnergyStorageMaterials y J. Mater. Chem, un material energético relacionado publicado en el Top Journal. Como líder del proyecto, el profesor Lai Yanqing también solicitó la aprobación del Programa Nacional de I + D clave de 2018. Se espera que dentro de 3 años, el proyecto sea el primero en el mundo en lograr ingeniería de alta energía (más del doble de la batería actual) de demostración de aplicaciones de fabricación y carga de baterías de litio-azufre.

La batería de litio-azufre es un tipo de batería de litio con un elemento de azufre como electrodo positivo de la batería y metal de litio como electrodo negativo. Su energía específica teórica es tan alta como 2600Wh / kg, que es mucho más alta que la batería comercial de iones de litio actual. En los últimos años, las baterías de litio-azufre se han convertido en una de las principales direcciones de investigación de las nuevas baterías de alta energía debido a su alta densidad energética, capacidad teórica, abundantes recursos de azufre elemental, bajo precio y respeto al medio ambiente.

Si bien la ruta técnica es relativamente clara, el proceso de comercialización de baterías de litio-azufre enfrenta grandes desafíos: debido a la mala conductividad del material del cátodo de azufre y su producto de descarga sulfuro de litio, efectos volumétricos durante la carga y descarga, y "efecto lanzadera", etc. La tasa de utilización de azufre en la batería es baja, la capacidad se atenúa rápidamente y el rendimiento de la tasa es deficiente.

En respuesta a los problemas anteriores, el profesor Xu Maowen del Departamento de Materiales y Energía, Southwest University, diseñó y sintetizó una nanocaja hueca de NiO-NiCo2O4 con heterounión C de núcleo y capa de doble núcleo como un portador de azufre, y se aplicó por primera vez al litio -baterías de azufre. Esta estructura hueca no solo proporciona suficiente espacio para el almacenamiento de azufre, sino que también hace frente eficazmente al efecto de volumen durante la carga y descarga de azufre. Además, la nanocaja de heterounión NiO-NiCo2O4 puede utilizar las ventajas únicas de su propia composición para inhibir eficazmente la disolución y difusión del polisulfuro y aliviar el efecto lanzadera de la batería basado en este diseño único, el material actúa como el electrodo positivo de un batería de litio-azufre y presenta una alta capacidad específica y una buena estabilidad de ciclo. Battery China Network fue informado de que los resultados de la investigación fueron completados por el equipo de Xu Maowen y el Dr. Chen Yuming del Instituto de Tecnología de Massachusetts en los Estados Unidos, y publicados en la revista internacional de energía de alto nivel "Advanced Energy Materials" bajo el título " NiO-NiCo2O4 de doble capaHeteroestructuraCarbonoNanocajas huecas como un anfitrión de azufre eficiente para baterías de litio-azufre avanzadas "(Materiales de energía avanzada)) en.

No solo las instituciones de investigación científica, sino también las empresas de baterías han estado buscando activamente avances tecnológicos en los últimos años, con la esperanza de concretar la comercialización de baterías de litio-azufre lo antes posible. Teniendo en cuenta que los drones de gran altitud son particularmente sensibles al peso, la mayor ventaja de las baterías de litio y azufre es que tienen una alta densidad de energía y un peso ligero. Muchas empresas nacionales y extranjeras han llevado a cabo sucesivamente pruebas de aplicación de baterías de litio-azufre en drones.

En 2010, SIONPOWER en países extranjeros aplicó baterías de litio-azufre a grandes vehículos aéreos no tripulados para establecer un récord mundial de tres UAV voladores con la altura de vuelo más alta, el tiempo de aire más largo y la temperatura de funcionamiento más baja, en la actualidad, las baterías de iones de litio no pueden realizar el estancamiento a largo plazo de los drones en entornos de gran altitud y baja temperatura. A nivel nacional, la tecnología de los leones ha cooperado con IMRE, un instituto de investigación profesional en Singapur. Actualmente, también se han aplicado muestras de baterías de litio-azufre a drones.

En la actualidad, la investigación y el desarrollo de la industrialización de las baterías de litio-azufre está todavía en su infancia. Además de la necesidad de mejorar aún más la capacidad específica y la estabilidad de los materiales del cátodo de la batería, también es necesario resolver con urgencia cuestiones clave como la seguridad de la batería. Aunque todavía existen muchos problemas en la industrialización de las baterías de litio-azufre, en opinión del Dr. Miao Lixiao, gerente general del Departamento de Investigación y Desarrollo de Thornton New Energy, esta es la mejor oportunidad para que las nuevas empresas de energía de China aprovechen la oportunidad de obtener el derecho a hablar de las futuras baterías de litio-azufre. Durante el período, las compañías de baterías de energía deben aumentar la inversión en investigación y desarrollo, acelerar el avance y superar las dificultades técnicas de las baterías de litio-azufre, para evitar la ocupación futura de la tecnología del núcleo de la batería de litio-azufre, lo que afecta el desarrollo saludable del litio doméstico. industria de la batería.

La página contiene el contenido de la traducción automática.