С ростом внимания к энергетическому кризису и загрязнению окружающей среды спрос на чистую и возобновляемую энергию становится все более актуальным, и в практических применениях возобновляемые источники энергии, такие как солнечная энергия, энергия ветра и гидравлическая энергия, должны быть преобразованы в вторичную энергию, такую как электричество, которое будет широко использоваться Используется людьми. Чтобы решить несоответствие пространственно-временного распределения таких естественных возобновляемых источников энергии и спроса на электроэнергию, развитие технологии хранения энергии является незаменимым. Во многих технологиях хранения энергии технология электрохимического хранения энергии, а именно аккумуляторная батарея Использование батареи привлекло все больше внимания. Эффективное и масштабируемое аккумуляционное хранилище энергии аккумулятора может быть интегрировано в энергосистему в качестве блока накопления энергии для загрузки сетки и повышения надежности работы электросетей И стабильность, но также может быть использована в мобильной связи, новых транспортных средствах энергии и других областях, чтобы улучшить качество жизни людей, чтобы обеспечить устойчивый поток энергетической поддержки.
Рисунок 1 Основная электрохимическая аккумуляторная батарея энергии, чем энергия и пробег для сравнения электрических транспортных средств
Разработка вторичных батарей от ранних свинцово-кислотных аккумуляторов, никель-кадмиевых и позднее никель-металлогидридных батарей, литиевых вторичных батарей в настоящее время коммерциализирована и используется для хранения сетки натриево-серных батарей и т. Д. Литий Ячейка использует литий в качестве среды переноса энергии и хранения. Литиевый элемент является легким (металл лития имеет молярную массу 6,94 г / моль, которая является самой легкой из присутствующих в природе твердых элементов), а окислительно-восстановительный потенциал является низким (Li + / Li по сравнению со стандартом Типичный окислительно-восстановительный потенциал водородного электрода составляет 3,04 В, что является самым низким из всех стандартных окислительно-восстановительных пар, позволяя литиево-ионным батареям достигать более высоких выходных напряжений и плотности энергии, чем другие типы ячеек (рис. 1) С 1991 года Sony представила первый коммерчески перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор, литиевая батарея быстро распространилась по всему миру, став предпочтительным типом питания для многих портативных электронных продуктов. В последние годы с ростом электромобилей, а также возобновляемых источников энергии Срочно необходимо быстрое создание мощных накопителей энергии, исследование литиевых батарей, которые снова нагреваются, превращение в безопасную, высокопроизводительную, мощную и долговечную вторичную литиевую батарею.
Рисунок 2: вторичная литиево-ионная батарея и базовая структура литиево-воздушной батареи и принцип работы шоу
В настоящее время коммерческие литиевые батареи используют графит в качестве отрицательного электрода, а положительный электрод - структуру оксидного материала, способную вставлять / извлекать ионы лития, такие как LiCoO2. Электролит представляет собой органический раствор, содержащий литиевую соль, и литиевый элемент существует в виде ионов во всей батарее, Так называемая литий-ионная батарея (рис. 2 (а)). Литий-ионная батарея значительно ослабила преимущества использования лития, поскольку рабочий материал можно рассматривать как переходный продукт. Для дальнейшего расширения плотности энергии литиевых батарей текущее исследование:
С одной стороны, он пытается исследовать способы ингибирования роста литиевых дендритов, позволяя использовать литий-металл в качестве отрицательного электрода.
С другой стороны, он фокусируется на катодных материалах с большей емкостью или потенциалом электродов, например, с использованием элементарной серы или кислорода в качестве положительного электрода и с использованием сверхвысокой унитарной емкости для хранения лития (1672 мА · ч на грамм серы; 3862 мА · ч), емкость батареи может быть значительно улучшена, и литиевые батареи, сформированные таким образом, соответственно называются литиево-серными батареями и литий-кислородными (воздушными) батареями (рис.2 (b)).
В дополнение к требованиям дальнего пробега и высокой мощности заряда и разряда литий-ионная батарея для использования в транспортных средствах особенно важна для безопасности. В настоящее время коммерчески доступные литий-ионные аккумуляторы выделяют большое количество тепла в случае короткого замыкания и вызывают органический электролит для воспламенения Взрывоопасные опасности, безусловно, труднодоступны. Даже самая безопасная Тесла, использующая сложные системы управления батареями и защитные меры, все еще находится в зачаточном состоянии в течение нескольких коротких лет. Проблемы с электролитом включают:
Электрохимическое окно ограничено, его трудно сопоставить с литиевым металлическим катодом и недавно разработанным высокопотенциальным катодным материалом;
Литий-ион не является единственным носителем. Когда проходит большой ток, внутреннее сопротивление батареи увеличивается из-за градиента концентрации ионов (концентрация поляризации), а производительность батареи будет уменьшаться.
Ограниченная рабочая температура (безопасная рабочая температура 0 ~ 40 ℃);
Реагирует с материалом отрицательного электрода с образованием слоя Interphase (SEI) твердой электролитической массы, что приводит к устойчивому расходу двух материалов, что приводит к уменьшению емкости аккумулятора.
Ожидается, что твердый электролит вместо органического электролита в корне решает вышеуказанные проблемы, поэтому образование литиевых батарей называется твердотельными литиевыми батареями. В этой статье впервые описаны преимущества твердотельных литиевых батарей, а затем твердотельных литиевых батарей, ключевой материал - разработка твердого электролита Ситуация пересматривается, и на этой основе все конструкция батареи, история развития и текущая ситуация, а также текущие проблемы все еще существуют.
