أصبح بطارية الصعود طاقة محددة الاتجاه التكنولوجيا الأساسية لتحسين الأميال من السيارات الكهربائية على أساس أستاذ جامعة ووهان نقطة منظمة العفو الدولية شين بينغ نظر، يجب أن الشروط الفنية السيارة الحالية، أن يكون التصميم الأكثر منطقية ل300wh واحدة / كغ يتوافق التحمل 300KM، واحد هيئة 400wh / كغم من التحمل الموافق 400km، وإذا أحادية تفعل 500wh / كغ، وأن الحياة يمكن أن تصل إلى 500km.
في الواقع، يعتقد الصناعة عموما أن الهدف التكنولوجيا الليثيوم فورية عن ارتفاع النيكل والقطب الموجب الثلاثي، القطب السيليكون الكربون سلبي تحقيق 300wh / كغ، على أساس المنغنيز ليثيوم منتصف (2025) على أساس الهدف هو إثراء السلبية القطب / عالية السعة سي C، لتحقيق أحادية 400wh / كيلوغرام؛ الهدف على المدى الطويل هو تطوير ليثيوم الكبريت وبطاريات الليثيوم الهواء، ونسبة الطاقة من مونومر 500wh / كغ.
يسرد الشكل التالي عمر البطارية من أنواع مختلفة من السيارات الكهربائية البطارية، وبطارية ليثيوم أيون الحالية 160 كم، والاستمرار في تحسين بطارية ليثيوم أيون من المتوقع أن تصل إلى 200 كم في المستقبل.
تقدم وبالنظر إلى جميع أنواع البطاريات والآن يعتقد عموما أن بطاريات الليثيوم الهواء والليثيوم الكبريت لديها إمكانات كبيرة نسبيا، ولكن لم أكن متفائلا حول آفاقه لتطبيقات البطارية. الشكل أدناه يوضح بطارية ليثيوم الهواء (بدون الماء والشوارد) والليثيوم تعمل الكبريت البطارية.
01 لماذا بطاريات الليثيوم لا يمكن؟
الهواء هو استخدام الليثيوم معدن الليثيوم باعتبارها القطب السالب، والأكسجين في الهواء عندما القطب الموجب للبطارية نظام، وبطبيعة الحال، أقطاب الكربون التي يسهل اختراقها تتطلب الأوكسجين كوسيلة لدعم التفاعل. وعلى الرغم من اختيار الدراسات حافز، وآلية السنين، واختيار المنحل بالكهرباء، وما شابه ذلك قد يوجه اليه الاتهام لقد أحرز تقدم كبير، ولكن كمنتج، بطارية ليثيوم أيون لديها أربعة عيوب قاتلة:
1. التحكم في الرطوبة
بطارية الهواء الليثيوم هو نظام مفتوح، والتي ليست هي نفسها، وبطارية ليثيوم أيون، واستخدام الأوكسجين ليثيوم الهواء في الهواء، ويحتوي على الهواء والماء، والماء يتفاعل مع الليثيوم. كل من الأكسجين وكذلك المياه، وهو من الصعب حل المشكلة.
2. تخفيض الحفاز للأكسجين
الليثيوم ليست مستقرة بما فيه الكفاية، حاليا تستخدم فقط في بيئة الأكسجين النقي
معدل التفاعل من الأوكسجين بطيئة للغاية، لزيادة تفاعل الأكسجين النشط يجب أن تكون المحفزات ذات كفاءة عالية للمحفز الحالي هو معدن النبيل، بالتالي، من الضروري لتطوير الحافز وغير مكلفة وفعالة والتي قيدت مجلس القصير تطوير خلايا الوقود.
3. ليثيوم معدن الأنود تهمة
وهذا هو الليثيوم مشكلة التشعبات وقد تمت دراسة هذه الصناعة لمدة 60 عاما، العديد من الباحثين تلو الآخر، لا تزال لا تقدم أدنى.
تفريغ المنتج تفريغها
منتجات التفريغ من بطارية ليثيوم الهواء هو أكسيد الليثيوم، وأكسيد الليثيوم ثم تحلل الحفاز الصلبة إلى أكسجين والليثيوم، ومدى صعوبة.
جمع سنوات عديدة من المشاكل في بطارية ليثيوم أيون، ويمكن القول جدواها كانت ضئيلة جدا.
02 لماذا بطارية الليثيوم الكبريت لا يعمل؟
بطارية ليثيوم الهواء هو السبب الأخير للقلق، ولكن هناك ليثيوم الكبريت البحوث البطارية في وقت مبكر في عام 1940. بطاريات الليثيوم-الكبريت باستخدام الليثيوم الأنود المعدنية باستخدام الكبريت، والقدرة على الكبريت عالية جدا، تصل إلى 1600 مللي أمبير / ز، وهو لماذا ندرس سبب ذلك، لكن بطاريات الليثيوم والكبريت، وهناك العديد من نقاط الضعف.
والفارق في الأداء دورة الكهربائي
حيث عندما يكون الفرق الأول هو أن القطب الكبريت عند أداء دورة التفريغ الكهربائي لا تنتج مباشرة كبريتيد الليثيوم، ولكن تدريجيا يتم تقليل جنبا إلى جنب مع بالكبريتيد المتعدد الليثيوم إنشاء منتج وسيط، وسوف متعددة كبريتيد الليثيوم تذوب في المنحل بالكهرباء، ويذوب الخسارة. polysulfides الليثيوم المنحل نشر على الجانب الأنود من الحد، ثم أكسدة في القطب الموجب، لتوليد تأثير المكوك، مما أدى إلى الكفاءة coulombic انخفاض التفريغ الذاتي وعالية، ومن ناحية أخرى، حل polysulphides الليثيوم سوف تفضيلي أثناء الشحن من سطح القطب الموجب الترسيب، مما أدى إلى المسام سطح القطب بسبب انسداد المعطلة، وبالتالي، فإن القطب هو خصائص دورة الفقيرة.
في الوقت الحاضر، وطريقة البحث العلمي هو استخدام المواد التي يسهل اختراقها الكربون لمنع، إلى كثف أيونات بوليسولفيد وتقليل فقدانها من حل.هذه الاستراتيجية تبدو الأكاديمية فعالة جدا، ولكن التأثير الفعلي محدود جدا.الفرق الرئيسي بين الاثنين هو ويستند البحث المختبري على خلايا زر صغيرة جدا، وأقطاب رقيقة جدا، وتحميل منخفض للكبريت، ومجموع محتوى كبريت يبلغ حوالي بضعة ملليغرام؛ بينما تحتوي الخلايا الحقيقية على محتوى كبريت أعلى (غرام) و القطب هو سميكة جدا، وارتفاع وحدة تحميل الكبريت.
على سبيل المثال، في البروفيسور عاي شينبينغ بطارية ليثيوم الكبريت 863 مشروع تشارك، يمكن للمختبر دورة 1000 مرة المواد الكبريت / الكربون المركبة في البطارية الفعلية يمكن إعادة تدويرها عدة مرات، وأحيانا حتى لا يمكن الافراج عن السلطة، فمن هذا السبب.
2. ليثيوم سلبية تهمة
. إعادة الملء أيضا مشكلة صعبة لفترة قصيرة الأنود الليثيوم أثناء التفاعل الكهروكيميائي يجب أن يحتوي على عدة مجموعات، وهي عملية نقل أول من حل الجزء الأكبر من المواد المتفاعلة إلى سطح القطب، ودعا نقل السائل. يتم تشكيل مكاسب عملية ثانية أو فقدان الإلكترونات على سطح القطب عملية المتفاعلة المنتج، ودعا الكهروكيميائية خطوة التفاعل. البطيء الذي، من خلال رد فعل الكهربائي الذي الخطوة من السيطرة.
لالقطب الليثيوم، وعملية التبادل الإلكتروني بشكل سريع جدا، وبالتالي فإن السائل رد فعل هو الخطوة التحكم في الإرسال، أي نقل أيونات الليثيوم من حل الجزء الأكبر إلى السطوح الكهربائي من هذه الخطوة بطيئة نسبيا، وهذا يطرح بعض المشاكل، السائل تسليم يخضع لتأثير الحمل في الواقع، طالما الجاذبية، الحمل الحراري سيكون حاضرا، في حين أن الحمل الحراري سرعة سطح القطب في كل نقطة ليست هي نفسها، وبالتالي، كل نقطة من معدل التفاعل هو مختلف. حيث أن الصيام الطويل، أيونات الليثيوم بعد انتقال أقصر، ومعدل ترسب الليثيوم هو الحصول على أسرع، وهذا هو السبب في نمو الليثيوم التغصنات.
وبطبيعة الحال، والمسافة بين الأقطاب الموجبة والسالبة ليست هي نفسها، التوزيع الحالي ليست هي نفسها، وهو سبب مهم لنمو التشعبات الليثيوم. ومن الواضح أن هذه العوامل هي صعبة لتجنب البطارية الفعلي، وبالتالي فإن نمو التغصنات مشكلة يثيوم قابلة للشحن تسببت لا يمكن القول بأي حال من الأحوال، ولكن من الصعب أن تجد حلا فعالا.
3. كثافة منخفضة الطاقة الحجمية
بطارية ليثيوم كبريت منخفضة نسبيا كثافة الطاقة الحجمية قد تكون قابلة للمقارنة ليثيوم الحديد الفوسفات فقط، لأن الكبريت هو عازل، وموصل، وكرد فعل ذلك، تفريق، فمن الضروري استخدام كمية كبيرة من سطح عالية الكربون المنطقة، الكبريت الرئيسي / الكربون كثافة مركب صغير جدا، وبالإضافة إلى ذلك، الكبريت وأول رد فعل حلت إعادة الترسب، وكمية كبيرة من الطور السائل يجب أن يكون موجودا على قناة الإرسال الكهربائي.
والآن أكثر من بطارية ليثيوم الكبريت الكبريت القطب القطب قطب لا يمكن أن يكون الضغط، أي نوع من طلاء أي نوع من المسامية عالية بشكل خاص، وبالتالي فإن كثافة الطاقة حجم منخفض جدا، وبالنسبة للسيارات، وخاصة سيارات الركاب عندما تصل كثافة الطاقة إلى قيمة معينة، وكثافة الطاقة حجم هو أكثر أهمية، لأن سيارة الركاب ليست الكثير من البطاريات مكان.
لذلك في هذا المعنى، على الأقل في مجال قوة السيارات، بطارية ليثيوم الكبريت لا أمل.
ملخص
من المنظور الحالي للتنمية، إلى أن يتحقق في عام 2020 300wh / كغ هذا الهدف على المدى القصير، بالإضافة إلى الأمن أقل معين، لا يوجد أي خطر التكنولوجيا. أما بالنسبة للهدف على المدى المتوسط، وفقا لنتائج، 400wh / كغ المطلوبة لتحقيق 250mAh قدرة القطب الموجب / ز، بسعة سالبة قدرها 800 ماه / ز، وهذا الشرط هو أيضا ممكن مع أنظمة المواد الحالية.
ومع ذلك، فإن الأهداف الطويلة الأجل، والليثيوم كبريتيد يتجاوز الليثيوم قيمة خالية النظرية حتى 500wh / كغ (ليثيوم الكبريت 2600wh / كغ، والليثيوم الهواء 11000wh / كغ)، وهي ليثيوم الكبريت ربما أقرب من بطارية ليثيوم-هواء السوق، ولكن بطارية ليثيوم الكبريت لم يتم حل المشاكل على مدى عقود، في حين أن دراسة ليثيوم الهواء وقت قصير. وحول مشكلة الكيمياء كاملة وغير مفهومة بشكل واضح، فإنه من الصعب تسويق من الصعب القول ما سوف تجاريا في نهاية المطاف في المستقبل، فإنه لن يكون من الممكن، كانت جدواه للنظر فيها.
