Artikel pikeun ngartos prinsip dasar batré litium-hawa sareng batré litium-walirang

01 Naon ari batré litium-hawa sareng batré litium-walirang?

① batré Li-hawa

Batré litium-hawa ngagunakeun oksigén salaku réaktan éléktroda positip sareng litium logam salaku éléktroda négatip.Mibanda kapadetan énergi téoritis luhur (3500wh / kg), sarta dénsitas énergi sabenerna bisa ngahontal 500-1000wh / kg, nu leuwih luhur batan sistem batré litium-ion konvensional.Batré litium-hawa diwangun ku éléktroda positip, éléktrolit sareng éléktroda négatip.Dina sistem batré non-cai, oksigén murni ayeuna dipaké salaku gas réaksi, jadi accu litium-hawa ogé bisa disebut accu litium-oksigén.

Dina 1996, Abraham et al.junun ngarakit batré litium-hawa non-air munggaran di laboratorium.Lajeng peneliti mimiti nengetan réaksi éléktrokimia internal sarta mékanisme batré litium-hawa non-cai;dina 2002, Baca et al.kapanggih yén kinerja éléktrokimia batré litium-hawa gumantung kana pangleyur éléktrolit jeung bahan katoda hawa;dina 2006, Ogasawara et al.dipaké spéktrométer Massa, ieu dibuktikeun pikeun kahiji kalina yén Li2O2 ieu dioksidasi jeung oksigén dileupaskeun nalika ngecas, nu dikonfirmasi reversibility éléktrokimia of Li2O2.Ku alatan éta, batré litium-hawa geus narima loba perhatian sarta ngembangkeun gancang.

② batré litium-walirang

 Batré litium-walirang nyaéta sistem batré sekundér dumasar kana réaksi malik walirang kapasitas spésifik tinggi (1675mAh/g) jeung logam litium (3860mAh/g), kalayan tegangan ngurangan rata-rata kira-kira 2.15V.Kapadetan énergi téoritis na tiasa ngahontal 2600wh / kg.Bahan baku na boga kaunggulan béaya rendah jeung ramah lingkungan, ku kituna boga poténsi ngembangkeun hébat.Penemuan batré litium-walirang bisa disusud deui ka taun 1960-an, nalika Herbert jeung Ulam ngalamar patén batré.Prototipe batré litium-walirang ieu dipaké litium atawa alloy litium salaku bahan éléktroda négatip, walirang salaku bahan éléktroda positif sarta diwangun ku amina jenuh alifatik.tina éléktrolit.Sababaraha taun ti harita, batré litium-walirang ditingkatkeun ku ngenalkeun pangleyur organik sapertos PC, DMSO, sareng DMF, sareng batré 2.35-2.5V dicandak.Dina ahir 1980-an, éter kabuktian mangpaat dina batré litium-walirang.Dina studi saterusna, kapanggihna éléktrolit dumasar éter, pamakéan LiNO3 salaku aditif éléktrolit, jeung proposal karbon / walirang komposit éléktroda positif geus dibuka nepi booming panalungtikan accu litium-walirang.

02 Prinsip gawé batré litium-hawa sareng batré litium-walirang

① batré Li-hawa

Nurutkeun kana kaayaan béda tina éléktrolit dipaké, batré litium-hawa bisa dibagi kana sistem cai, sistem organik, sistem hibrid cai-organik, sarta accu litium-hawa sadaya-nagara padet.Di antarana, alatan kapasitas spésifik low tina accu litium-hawa ngagunakeun éléktrolit basis cai, kasusah dina ngajaga logam litium, sarta reversibility goréng tina sistem, batré litium-hawa organik non-cai jeung litium-hawa sadaya-nagara padet. batré anu leuwih loba dipaké kiwari.Panalungtikan.Batré litium-hawa non-air munggaran diajukeun ku Abraham sareng Z.Jiang taun 1996. Persamaan réaksi discharge ditémbongkeun dina Gambar 1. Réaksi ngecas nyaéta sabalikna.Éléktrolit utamana ngagunakeun éléktrolit organik atawa éléktrolit padet, sarta produk ngurangan utamana Li2O2, produk nu teu leyur dina éléktrolit, sarta gampang pikeun ngumpulkeun dina éléktroda positif hawa, mangaruhan kapasitas ngurangan tina batré litium-hawa.

图1

accu litium-hawa boga kaunggulan dénsitas énergi ultra-luhur, ramah lingkungan, sarta harga low, tapi panalungtikan maranéhanana masih di infancy na, sarta aya kénéh loba masalah bisa direngsekeun, kayaning katalisis réaksi réduksi oksigén, nu perméabilitas oksigén jeung hydrophobicity of éléktroda hawa, sarta deactivation of éléktroda hawa jsb.

② batré litium-walirang

Batré litium-walirang utamana ngagunakeun unsur walirang atawa sanyawa basis walirang salaku bahan éléktroda positif batréna, sarta litium logam utamana dipaké pikeun éléktroda négatip.Salila prosés ngurangan, logam litium lokasina di éléktroda négatip ieu dioksidasi leungit hiji éléktron sarta ngahasilkeun ion litium;lajeng éléktron ditransferkeun ka éléktroda positif ngaliwatan sirkuit éksternal, sarta ion litium dihasilkeun ogé dipindahkeun ka éléktroda positif ngaliwatan éléktrolit pikeun meta jeung walirang pikeun ngabentuk polysulfide.Litium (LiPSs), lajeng salajengna meta pikeun ngahasilkeun litium sulfida pikeun ngalengkepan prosés ngurangan.Salila prosés ngecas, ion litium dina LiPSs balik deui ka éléktroda négatip ngaliwatan éléktrolit, sedengkeun éléktron balik deui ka éléktroda négatip ngaliwatan sirkuit éksternal pikeun ngabentuk logam litium jeung ion litium, sarta LiPSs diréduksi jadi walirang dina éléktroda positif pikeun ngalengkepan prosés ngecas.

Prosés ngurangan batré litium-walirang utamana mangrupa multi-hambalan, multi-éléktron, multi-fase réaksi éléktrokimia kompléks dina katoda walirang, sarta LiPSs kalawan panjang ranté béda anu robah jadi silih salila prosés muatan-ngaleupaskeun.Salila prosés ngurangan, réaksi nu bisa lumangsung dina éléktroda positif ditémbongkeun dina Gambar 2, sarta réaksi dina éléktroda négatip ditémbongkeun dina Gambar 3.

2 jeung 3

Kaunggulan tina accu litium-walirang pisan atra, kayaning kapasitas teoritis pisan tinggi;euweuh oksigén dina bahan, sarta réaksi évolusi oksigén moal lumangsung, jadi kinerja kaamanan anu alus;sumberdaya walirang loba pisan jeung walirang unsur murah;éta ramah lingkungan sarta boga karacunan low.Tapi, batré litium-walirang ogé ngagaduhan sababaraha masalah anu nangtang, sapertos pangaruh shuttle litium polysulfide;insulasi walirang unsur jeung produk ngurangan na;masalah parobahan volume badag;SEI anu teu stabil sareng masalah kaamanan anu disababkeun ku anoda litium;fenomena self-discharge, jsb.

Salaku generasi anyar sistem batré sekundér, accu litium-hawa jeung accu litium-walirang boga nilai kapasitas spésifik teoritis pisan tinggi, sarta geus narik perhatian éksténsif ti peneliti jeung pasar batré sekundér.Ayeuna, dua batré ieu masih nyanghareupan seueur masalah ilmiah sareng téknis.Aranjeunna dina tahap panalungtikan awal ngembangkeun batré.Salian kapasitas husus sarta stabilitas tina bahan katoda batré needing pikeun ngaronjatkeun salajengna, isu konci kayaning kaamanan batré ogé kudu direngsekeun urgently.Ka hareupna, dua jinis batré anyar ieu masih peryogi perbaikan téknis anu terus-terusan pikeun ngaleungitkeun cacadna pikeun muka prospek aplikasi anu langkung lega.


waktos pos: Apr-07-2023