¿Por qué la batería de litio de azufre / litio vacía no tiene la perspectiva de aplicación de batería de energía?

La mejora de la energía específica se ha convertido en la dirección tecnológica central de la gama de vehículos eléctricos.

Aunque en teoría también se puede apilar la carga de la batería a un aumento sustancial en el rango, pero también aumentar el costo y el peso en consecuencia, desde el ángulo de la economía y la seguridad, en realidad hace más daño que bien.

Dice ai, un profesor de la universidad de Wuhan a las condiciones técnicas del vehículo existente, el diseño más razonable debe ser monómero 300 wh / kg correspondiente al rango de 300 km; Monómero 400 wh / kg correspondiente a la autonomía de 400 km; Y si el monómero hace 500 wh / kg, la vida útil podrá alcanzar los 500 km.

De hecho, la industria es generalmente aceptado que la tecnología de electricidad de litio de los objetivos a corto plazo es a través del ánodo de níquel alto de tres yuanes, el carbono de silicio negativo alcanza 300 wh / kg; El objetivo a mediano plazo (2025) se basa en la base rica en manganeso de litio / ánodo de alta capacidad, Si C alcanza el monómero 400 wh / kg; El futuro es el desarrollo de azufre de litio, baterías de aire de litio, para realizar la energía 500 wh / kg de la relación de monómeros.

A esto, dijo ai, en 2020 para llegar a 2020 wh / kg, además de la seguridad no está seguro, no hay riesgo técnico. En cuanto al objetivo a medio plazo, de acuerdo con los resultados del cálculo, la capacidad positiva 400 wh / kg requiere 250 mah / g, la capacidad del cátodo de 800 mah / g, la solicitud al presente sistema de materiales es factible.

Y metas a largo plazo, azufre de litio, valor teórico vacío mucho más de 500 wh / kg (2600 wh / kg, gas de azufre de litio 11000 wh / kg), pero su viabilidad a ser considerada.

De metal de litio, el litio se usa como cátodo, el oxígeno en el aire como sistema de ánodo de una batería, por supuesto, necesita un electrodo de oxígeno de carbono poroso como reacción al portador. Aunque estos años en la selección de catalizadores, investigación de mecanismos y elección de electrolitos, las baterías recargables han avanzado mucho, como producto, las baterías de litio-aire tienen cuatro fallas fatales:

Primero, problema de control de la humedad. Las baterías de aire de litio son un sistema abierto, y las baterías de iones de litio de litio, vacías para usar oxígeno en el aire, y el agua está contenida en el aire, el litio reaccionará con el agua. Quiere tanto a prueba de aire como de agua, esto es un problema difícil de resolver.

En segundo lugar, está la reducción catalítica de oxígeno. La velocidad de reacción del oxígeno es muy lenta, para mejorar el oxígeno debe adoptar una reactividad eficiente del catalizador, ahora son catalizadores de metales preciosos, por lo tanto, deben desarrollar un catalizador económico efectivo, que ha estado restringiendo el desarrollo de la pila de combustible.

En tercer lugar, es el ánodo metálico de litio recargable. También es el problema de la industria ha sido la dendrita de litio, durante los últimos 60 años, numerosos investigadores avanzan ola tras ola, todavía sin progreso.

En cuarto lugar, es un producto de descarga de descomposición. El producto vacío de descarga de la batería de litio es óxido de litio, descomposición catalítica de óxido de litio sólido nuevamente en oxígeno y litio, qué tan difícil.

Para reunir el difícil problema de las baterías de aire de litio durante tantos siglos, su viabilidad ha sido escasa, por así decirlo. Fíjense en las baterías de litio azufre y su uso negativo del metal litio, el aprovechamiento positivo del azufre, la capacidad de azufre es muy alta, 1600 mah / g, razón por la cual todo el mundo está estudiando las causas del mismo.

Sin embargo, las baterías de azufre de litio tienen muchos puntos débiles cuando el rendimiento del ciclo del electrodo es deficiente. La descarga del electrodo de azufre cuando no genera directamente sulfuro de litio, sino que se restaura gradualmente, se acompaña de la generación de polisulfuro de litio intermedio; El polisulfuro de litio se disuelve en el electrolito, disuelve la erosión. La disolución del polisulfuro de litio, por otro lado, se extenderá a la reducción del cátodo, nuevamente en la oxidación del ánodo, el efecto lanzadera, conducirá a una baja eficiencia culómbica y una alta autodescarga; El polisulfuro de litio disuelto, por otro lado, en el proceso de carga en el ánodo se deposita preferiblemente en la superficie, lo que da como resultado un atasco de la cara del electrodo para la inactivación, como resultado, el rendimiento del ciclo del electrodo es pobre.

En la actualidad, el método de la comunidad de investigación, se utiliza para bloquear, materiales de carbono porosos mucha adsorción de iones de azufre, reducir la pérdida de disuelto. Esta estrategia parece ser muy eficaz en el ámbito académico, pero el papel real es muy limitado. La principal diferencia entre el trabajo de investigación de laboratorio se basa en una pequeña pila de botón, el electrodo es muy delgado, la capacidad de azufre no es alta, el contenido total de azufre en aproximadamente un nivel de unos pocos mg; El contenido de azufre es mayor y la batería real (g), y el electrodo es muy grueso, las cargas unitarias de azufre son muy altas.

Como el profesor ai en baterías de azufre de litio de 863 proyectos, el laboratorio puede realizar un ciclo de 1000 veces de material compuesto de azufre / carbono, en la batería real solo puede realizar un ciclo varias veces, a veces incluso una potencia que no sale y es por esta razón .

Las baterías de azufre de litio de la segunda pregunta es un ánodo de litio recargable, también es difícil resolver el problema del corto tiempo. El proceso de reacción electroquímica debe contener varias series, el primer proceso es desde la solución a granel de reactivos hasta el electrodo en la superficie de la transmisión, se llama transferencia de masa líquida; El segundo proceso para los reactivos en la superficie del electrodo ganó o perdió electrones, el proceso de formación del producto, llamado pasos de reacción electroquímica. Qué velocidad es lenta, qué pasos controlan la reacción del electrodo.

Para el electrodo de litio, el proceso de intercambio de electrones es muy rápido, por lo que la transmisión del líquido es su respuesta al paso de control, que es la transmisión de la ontología de iones de litio desde la solución a la superficie del electrodo de este paso es relativamente lenta. Trae algunos problemas, la transferencia de fase líquida se ve realmente afectada por la convección, siempre que haya gravedad, existirá convección y la velocidad de convección de la superficie del electrodo de cada punto no es la misma, por lo tanto, la velocidad de reacción de cada uno también es diferente. Cuando una distancia de transmisión de iones de litio larga y rápida es más corta, la tasa de deposición de litio es cada vez más rápida, y esta es la razón por la que el crecimiento de las dendritas de litio.

Por supuesto, es negativo, la distancia entre la distribución de la corriente también es diferente, esta es también la causa importante que conduce al crecimiento de las dendritas de litio. Obviamente, estos factores en la batería real son difíciles de evitar, como resultado, el crecimiento de dendrita causado por el litio recargable o no se puede decir que no hay forma, pero es difícil encontrar soluciones efectivas.

El tercer problema es el volumen de las baterías de azufre de litio, la densidad de energía es menor, probablemente solo las baterías de fosfato de hierro y litio bastante.Debido a que el azufre es un aislante, déjelo conductor, déjelo, déjelo esparcir, debemos adoptar una gran cantidad de carbono en la superficie de la relación de aspecto, la densidad de los compuestos de azufre / carbono es muy pequeña; Además, en la reacción del azufre se disuelve primero el depósito de nuevo, por lo que en el electrodo debe existir una gran cantidad de canal de transporte de líquido.

Y ahora la mayor parte de la pieza polar del electrodo de la batería de azufre-litio-azufre no es presión, qué tipo es qué tipo de porosidad particularmente alta, por lo que la densidad de energía del volumen es muy baja. Para los automóviles, especialmente para los automóviles de pasajeros, a medida que la densidad de energía alcanza un cierto valor, la densidad de energía del volumen es más importante, porque no hay tantos lugares en la batería de los automóviles de pasajeros. Entonces, desde este significado, al menos en el campo de la dinámica de vehículos, las baterías de azufre de litio no son esperanzas.

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