¿Por qué la tecnología de las baterías de litio y aire debería inhibir los efectos secundarios?

De hecho, en los últimos años, la energía principal de la batería proviene de la demanda de batería de energía de expansión rápida de la industria, por lo que el desarrollo de la tecnología de la batería, la tecnología en el proceso de aplicación práctica es a menudo la mayor necesidad de considerar es la necesidad de la batería de energía. , y en este punto, la batería de litio está vacía incluso con un aumento bajo, una gran polarización conducirá inevitablemente a una eficiencia energética y una relación de rendimiento muy no ideales, esto también está en el campo de la batería de energía para un obstáculo importante práctico a superar.

La batería de litio-aire es una tecnología de batería de alta capacidad muy potencial, el uso de una reacción reversible de metal de litio y oxígeno, el límite superior teórico de la densidad de energía de 11000 Wh / kg, mucho más que la piscina es la densidad de energía real de 200 + Wh / kg, que resulta en la academia y la industria, se considera ampliamente como una batería en el campo de la tecnología inversa en el futuro. Pero la investigación de baterías de litio vacías en la industria ha habido muchas dudas, mucha gente piensa que el litio Las baterías de aire definidas (oxígeno) deben llamarse complejo de litio, mecanismo de reacción, polarización de baja eficiencia, ciclo de vida deficiente, no es el futuro (la demanda de baterías de energía como la fuerza impulsora para la industria importante) en la dirección de desarrollo de la industria de baterías. Por supuesto, en este proceso, los investigadores trabajan esfuerzos, para producir una gran cantidad de logros, para una discusión en profundidad en la dirección del futuro.

Recientemente, los científicos en los Estados Unidos y alcanzaron un gran avance en el estudio de las baterías de aire de litio, en la revista NATURE, se puede tener éxito en la circulación de la atmósfera de aire de clase sobre 700 baterías, bien resuelto antes de que muchos sistemas solo puedan reaccionar con oxígeno puro, círculo de vida es muy pobre, a menudo unas pocas docenas de veces), en el campo del nivel de investigación científica han logrado grandes avances.En esto, el autor presentará en este documento, el progreso de la investigación del contenido y presentará la práctica de industrialización de la tecnología de batería de litio vacía. perspectiva en el futuro.

1 discusión del concepto de tecnología de batería de litio vacía, inhibe la importancia del evento adverso

Una gran ventaja de la tecnología de baterías de litio vacías es que 11000 wh / kg de densidad máxima teórica es casi equivalente a la de los combustibles fósiles. Sin embargo, los datos son solo el método de estimación más optimista.

En la preparación de la reacción, si no calcula la calidad del O2, piense que es inagotable, desde el aire, por supuesto, puede haber valores de cambio de energía de litio puro en la respuesta para calcular directamente el valor ideal de 11500 wh / kg (abajo) Sin embargo, el cálculo no es realmente riguroso: 1) el sistema de reacción del cálculo de energía específica no debe arrojarse además de la calidad del gas de reacción, si la calidad de la computación en el O2, la densidad de energía de la reacción El sistema pronto se reducirá a 3500 wh / kg; 2) el litio se complicará con casi todos los componentes en el aire de reacción irreversible, que es uno de los cuellos de botella de la tecnología del sistema de batería de litio vacía.

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El cálculo de la densidad de energía teórica de las baterías de aire de litio (sin incluir la calidad del oxígeno), del informe de JeffDahn "Metal recargable eléctricamente - baterías de aire en comparación con las baterías de iones de litio avanzadas".

Entonces, en realidad, la definición estricta de baterías de aire de litio (Li - aire) es oxígeno de batería de litio (O2) Li -, y la inhibición de la reacción del complejo de litio con otros componentes en el aire, de hecho, las baterías de aire de litio son una de las primeras más importantes para resolver el problema básico.

2, la solución en este documento

La solución es: en atmósfera de CO2, repetida en el ciclo de carga electroquímica del ánodo de litio, hacer que su superficie genere un revestimiento compuesto de Li2CO3 / C. Los investigadores utilizan el SEM, EELS, XPS para la capa de morfología densa, estado químico, elemento que se ha utilizado para caracterizar el situación de existencia, confirmó que la formación de la capa.Entonces en la capa protectoraLitio electricidadHaga la prueba, encontraron que incluso en la circulación profunda de litio se agotó la prueba de extracción (0.5 mA / cm2), se puede implementar ciclo semanal de litio / material 99,97% de capacidad de retención, los datos son mucho más altos que otros logros de investigación en la industria.

3, la reacción de la célula completa, la situación de la vida y la optimización del proceso de preparación de la capa protectora

Con ánodo MoS2, cátodo, la capa protectora de litio EMIM - BF4 / DMSO (25% / 75%) hizo todo el electrolito de la batería, y la clase en el ser humano tiene la atmósfera del aire. La reacción comenzó a ocurrir en la primera semana 2.92 V , y la formación de Li2O2 estuvo muy cerca del potencial de 2,96 V, ilustra que la reacción principal es buena, en 3,75 V cuando la capacidad específica de 500 mah / g. Diferencia de voltaje de polarización circular de la primera semana de 0,88 V, 50 semanas de 1,3 V, 1,62 V después de 550 semanas.En respuesta a 700 semanas después, la batería aún puede funcionar; en cambio, sin la protección de aire de litio, las baterías solo pueden funcionar alrededor de 10 veces han fallado.Para el grosor de la selección de la capa protectora, en este documento, el autor piensa: una capa protectora demasiado delgada puede causar la descomposición del electrolito, una capa protectora gruesa y conduce a la transferencia de carga del potencial eléctrico y los efectos secundarios, por lo que debe optimizar.Después del experimento, descubrió que la preparación del ciclo 10 veces de protección capa el grosor es el más apropiado.

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Tiene una capa protectora de células desde las primeras semanas hasta las 550 semanas de curva de carga-descarga B10 tiempo de preparación de la capa protectora de la muestra puede lograr un rendimiento óptimo del circuito de circulación

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Oxígeno vacío de litio, batería de litio con cambios cíclicos de voltaje de polarización

4, todo tipo de métodos de caracterización de los efectos secundarios de la inhibición.

Además, el autor adoptó el círculo de estudio RAMAN en la superficie del ánodo después de la descarga, descubrió que solo necesita la reacción de Li2O2, no hay otras impurezas, y el Li2O2 en el electrolito también mostró una buena estabilidad. El autor también combina el método de RMN, además muestra que el sistema no es común en el aire causado por CO2, H2O, reacción más compleja.Finalmente, el autor también combinado con el método de cálculo de DFT, ilustra que la capa protectora puede prevenir eficazmente la difusión de N2, O2 al ánodo de metal de litio (lado de restricción efectos), pero para la difusión de iones de litio a la reacción del ánodo (necesidad) .Utilice también el algoritmo ABINITIO muestra que las moléculas de agua y la reacción de Li2O2 es difícil en la termodinámica, la reacción con CO2 necesita múltiples grupos compuestos de CO2, y que bajo el La condición de baja concentración de CO2 en el aire es difícil de lograr.

5, resumen

Por lo visible, este documento ofrece un análisis detallado de los métodos de caracterización, ilustra el método para los efectos secundarios de las baterías de litio vacías de la inhibición del crecimiento protector y la mejora del ciclo de vida tiene un efecto obvio. el desafío, por lo que el papeleo ha logrado un avance importante en el campo de la investigación básica, por así decirlo.

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