Beth Yw Batri Lithiwm-sylffwr?

Mae batris lithiwm-ion (LiCo02) yn ddadelfennu un electron, tra bod batris lithiwm-sylffwr yn rhydocs 8-electron, felly mae gan fatris lithiwm-sylffwr y theori eu bod 7-8 gwaith yn fwy na chynhwysedd batris lithiwm-ion. Er bod batris lithiwm polymer wedi cael eu defnyddio'n helaeth mewn cynhyrchion 3C, oherwydd y dwysedd ynni cyfyngedig, hynny yw, oes gyfyngedig y batri, mae angen eu gwefru'n aml, sy'n beth trafferthus. Y teimlad mwyaf greddfol yw, ar ôl newid y ffôn smart, bod pawb yn codi tâl bob dydd, ac nid yw hyd yn oed y trysor gwefru yn gadael y wladwriaeth. Mae angen math newydd o fatri lithiwm-ion ar gymdeithas heddiw gyda chost isel, dim llygredd, perfformiad sefydlog, gallu penodol mawr, a dwysedd ynni uchel i ddiwallu anghenion bywyd batri hirach a chyflymder gwefru cyflymach.

Hanes datblygu batri lithiwm-sylffwr: Mae gan fatris lithiwm-ion hanes o fwy na 30 mlynedd, ac mae batris lithiwm-sylffwr yn iau. Ym 1962, cynigiodd Herbet ac Ulam yn gyntaf y dylid defnyddio sylffwr fel deunydd catod a pherchlorad alcalïaidd fel yr electrolyt.

Astudiwyd y system lithiwm-sylffwr cynnar fel batri sylfaenol a hyd yn oed ei fasnacheiddio am gyfnod, ond yn ddiweddarach fe'i disodlwyd gan fatris y gellir eu hailwefru a'u gohirio. Yn 2009, cynigiodd Linda F. Nazar batri ailwefradwy eilaidd lithiwm-sylffwr ar Ddeunyddiau Natur, a defnyddiodd CMK-3 i gyflawni capasiti penodol uchel o 1320mAh / g. Ers hynny, mae batris lithiwm-sylffwr wedi agor pennod wrth ddatblygu.

Egwyddor batri lithiwm-sylffwr: electrod positif batri lithiwm-sylffwr yw deunydd sy'n cynnwys sylffwr neu sylffwr, a'r electrod negyddol yw lithiwm. Y foltedd cyfartalog yw 2.1V. Mewn theori, mae gan y system lithiwm-sylffwr (Li-S) gynhwysedd penodol o 1672mAh / g a dwysedd egni o 2600Wh / kg. Batri ïon lithiwm masnachol traddodiadol ydyw gyda LiCo02 fel yr electrod positif (gallu penodol damcaniaethol 273.8mAh / g, Dwysedd ynni 360Wh / kg) tua 7 gwaith. O'i gymharu â batris lithiwm-ion cyffredin, nid dadelfennu ïon lithiwm syml yw natur gollwng batris lithiwm-sylffwr, ond proses rhydocs ynghyd â nifer fawr o gynhyrchion canolradd. Yn ystod y broses ollwng o batri rhyddhau lithiwm-sylffwr, mae sylffwr elfenol yn adweithio â Li o gylch-agoriad cylchol S8, ac mae'r trawsnewidiad o Li2S8 cadwyn hir i Li2S cadwyn fer yn cyd-fynd â dau blatfform rhyddhau amlwg, y gollyngiad potensial uchel. platfform yw 2.45V—- 2.1V, gellir ystyried bod y broses yn swm mawr o drawsnewidiad S8 i S42-, a rhyddhau potensial isel yw 2.1V-1.7V, mae'r broses hon yn swm mawr o S42- i mewn i S22- a S2 -. Ar y llaw arall, mae gwahanol raddau trosi hefyd yn cyfateb i wahanol gynhwysedd.

Mae hafaliad yr adwaith rhyddhau fel a ganlyn:

Electrod positif: S8 {{1}} 16Li+e- → 8Li2S

Electroneg negyddol: Li → Li++e-

Cyfanswm yr ymateb: 2Li + nS → Li2Sn → Li2S

Mae batris lithiwm-ion cyffredin yn ddadelfennu un electron, ac mae batris lithiwm-sylffwr yn rhydocs 8-electron, felly mae ganddyn nhw 7-8 gwaith y gallu damcaniaethol a'r dwysedd egni. Yn debyg i fatris lithiwm-ion traddodiadol, mae batris lithiwm-sylffwr yn cynnwys electrod positif, electrod negyddol, gwahanydd, electrolyt a gwahanydd. Felly, ystyrir mai batris lithiwm-sylffwr yw'r dewis arall mwyaf addawol yn lle batris lithiwm-ion traddodiadol ac maent yn dod yn ffynhonnell ynni newydd ar gyfer cenhedlaeth newydd o offer storio ynni.

Mae deunyddiau catod sylffwr yn ffactor allweddol sy'n cyfyngu ar ddatblygiad a chymhwysiad batris lithiwm-sylffwr, felly rydym yn canolbwyntio ar gathodau sylffwr. Ar hyn o bryd, mae gan catod sylffwr y system lithiwm-sylffwr sawl problem i'w datrys hefyd: effaith gwennol, dargludedd gwael, ac ehangu cyfaint.

1. Mae polysulfidau yn hydoddi yn ystod y broses ollwng (Li2Sx, 3 ＜ x ＜ 8), gan arwain at adwaith anghymesuredd cymhleth a dyfynbris GG; effaith gwennol quot", gan achosi llawer iawn o hunan-ollwng, gan leihau effeithlonrwydd a chylch Coulomb. perfformiad, ac achosi dirywiad gallu anadferadwy;

2. Mae dargludedd sylffwr elfenol a lithiwm sylffid lithiwm yn isel, dargludedd S (5 × 10-30S / cm, 25 ℃), dargludedd Li2S / Li2S2 (~ 10-30S / cm), gan arwain at defnyddio sylffwr yn unig Tua 50-70%.

3. Mae gan y trawsnewidiad o α-S orthorhombig (ρ1=2.03g / cm3) i Li2S â strwythur fflworit gwrthdro (ρ2=1.66g / cm3) ehangiad cyfaint mawr, mae'n dinistrio strwythur yr electrod, ac yn effeithio ar sefydlogrwydd beiciau.