énergie spécifique de la batterie de l'Ascension est devenue la direction de la technologie de base pour améliorer le kilométrage des voitures électriques à base de professeur de l'Université de Wuhan points Ai Xinping de vue, les conditions techniques des véhicules existants, la conception la plus raisonnable devrait être un seul 300Wh / kg correspond 300km endurance; seule corps 400wh / kg endurance correspondant à 400 km, si les monomères ne 500wh / kg, et que la durée de vie peut atteindre 500 km.
En fait, l'industrie croit généralement que la technologie lithium objectif immédiat de l'électrode positive ternaire à haute nickel, un carbure de silicium d'électrode négative atteindre 300Wh / kg; mi (2025) basé sur la cible est enrichie électrode négative à base de manganèse de lithium / haute capacité Si-C, pour obtenir monomères 400wh / kg; objectif à long terme est de développer lithium-soufre, les batteries au lithium de l'air, le rapport de l'énergie d'un 500wh / kg de monomères.
La figure suivante répertorie la vie de la batterie de différents types de véhicules électriques à batterie, la batterie au lithium-ion actuelle est de 160 km, continuer à optimiser la batterie au lithium-ion devrait atteindre 200 km à l'avenir.
Si l'on considère les progrès actuels des différents types de batteries, on considère généralement que les batteries au lithium-air et au lithium-soufre ont un grand potentiel, mais l'auteur n'est pas optimiste quant aux perspectives de leurs batteries. La batterie au soufre fonctionne.
01 Pourquoi les batteries au lithium ne peuvent pas?
Bien que l'électrode à oxygène ait besoin de carbone poreux comme support de réaction, la sélection des catalyseurs, les études de mécanismes, la sélection des électrolytes, la chargeabilité, etc., ont été le principal coupable. De grands progrès ont été réalisés, mais en tant que produit, la batterie lithium-ion a quatre défauts fatals:
1. Contrôle de l'humidité
Batterie au lithium-ion est un système ouvert, qui ne sont pas les mêmes que les batteries lithium-ion, lithium-air de l'oxygène dans l'air, et l'air contient de l'eau, le lithium réagira avec de l'eau.Once l'oxygène et l'eau, qui est Difficile de résoudre le problème.
2. Réduction catalytique de l'oxygène
Le lithium n'est pas assez stable, actuellement utilisé uniquement dans l'environnement de l'oxygène pur
La vitesse de réaction de l'oxygène est très lente Pour améliorer la réactivité de l'oxygène, il faut utiliser un catalyseur efficace De nos jours, les catalyseurs sont tous des métaux précieux Il est donc nécessaire de développer des catalyseurs performants et bon marché qui ont toujours limité le développement des piles à combustible.
3. Chargabilité d'anode de lithium en métal
Autrement dit, l'industrie étudie les dendrites de lithium, il y a 60 ans, de nombreux scientifiques et techniciens les uns après les autres, toujours pas le moindre progrès.
Décomposition du produit déchargé
Le produit de décharge de batterie au lithium-ion est l'oxyde de lithium, l'oxyde de lithium solide re-catalysée la décomposition de l'oxygène et du lithium, combien difficile.
Rassemblant tant d'années de problèmes dans une batterie lithium-ion, sa faisabilité peut être considérée comme très mince.
02 Pourquoi la batterie au lithium-ion ne fonctionne pas?
Les batteries au lithium-air n'ont que récemment attiré l'attention, tandis que les batteries au lithium-soufre ont été étudiées dès 1940. Les batteries au lithium-soufre utilisent du lithium métallique pour l'électrode négative et du soufre pour l'électrode positive, de 1600 mAh / g Pourquoi étudiez-vous les raisons pour cela, mais il existe de nombreux points de douleur de batterie au lithium-soufre.
La performance du cycle d'électrode est mauvaise
Dans lequel, lorsque la première différence est que l'électrode de soufre lorsque la performance du cycle de décharge électrique est produit pas directement le sulfure de lithium, mais est progressivement réduite le long d'un polysulfure de lithium généré produit intermédiaire; sulfure multi lithium se dissout dans l'électrolyte, se dissout perte. polysulfures de lithium dissous diffuse pour l'aspect de l'anode de la réduction, et ensuite oxydation à l'électrode positive, afin de générer l'effet de la navette, ce qui entraîne rendement faradique faible auto-décharge et élevé; d'autre part, la dissolution de polysulfures de lithium va de préférence pendant le chargement de la surface de l'électrode positive Dépôt, résultant de la surface de l'électrode en raison de blocage et d'inactivation, par conséquent, la performance du cycle de l'électrode est pauvre.
À l'heure actuelle, la méthode de recherche scientifique est d'utiliser du matériau de carbone poreux pour bloquer, adsorber les ions polysulfure et réduire sa perte de dissolution.Cette stratégie semble académique très efficace, mais l'effet réel est très limité.La principale différence entre les deux est La recherche en laboratoire est basée sur de très petites piles bouton, des électrodes très fines, une faible teneur en soufre et une teneur totale en soufre d'environ quelques milligrammes, alors que les cellules réelles ont une teneur en soufre plus élevée (grammes) et L'électrode est très épaisse, unité de chargement à haute teneur en soufre.
Par exemple, dans le projet de batterie lithium-soufre du professeur Ai Xinping 863, le laboratoire peut cycle 1000 fois le matériau composite soufre / carbone dans la batterie réelle ne peut être recyclé plusieurs fois, et parfois même une puissance ne peut être libérée, il est Cette raison.
2. Chargabilité au lithium négatif
La chargeabilité de l'anode de lithium est également un problème difficile à résoudre en peu de temps.La réaction électrochimique doit contenir plusieurs processus en série, le premier est le transfert des réactifs de la solution en vrac à la surface de l'électrode, ce qu'on appelle le transfert de masse liquide. Le deuxième processus est la réaction de la surface de l'électrode pour obtenir ou perdre l'électron, la formation du processus de produit, appelée étape de réaction électrochimique, laquelle réaction lente de l'électrode est soumise à quel contrôle de l'étape.
Pour l'électrode de lithium, le processus d'échange d'électrons est très rapide, donc le transfert de phase liquide est l'étape de contrôle de la réaction, c'est-à-dire le transfert des ions lithium de la masse de l'électrode à la surface de l'électrode. Le transfert est effectivement affecté par la convection, tant qu'il y a gravité, il y aura convection, et la vitesse de convection de la surface de l'électrode n'est pas la même à chaque point, donc la vitesse de réaction de chaque point est différente. Plus la distance de transmission est courte, plus le taux de dépôt de lithium est rapide, ce qui explique la croissance des dendrites de lithium.
Bien sûr, la distance entre les électrodes positives et négatives ne sont pas les mêmes, la répartition actuelle ne sont pas les mêmes, ce qui est la raison importante pour la croissance des dendrites de lithium. De toute évidence, ces facteurs sont difficiles à éviter une batterie réelle, et, par conséquent, la croissance des dendrites problème au lithium rechargeable causé ne peut pas dire que rien, mais il est difficile de trouver une solution efficace.
3. La faible densité d'énergie volumétrique
Batterie au lithium-soufre est relativement faible densité d'énergie volumétrique peut être comparable à celle du phosphate de fer et de lithium seul, car le soufre est un isolant, ce conducteur, en le faisant réagir, de dispersion, il est nécessaire d'utiliser une grande quantité de carbone de surface spécifique élevée, de soufre / carbone plomb la densité du matériau composite est très faible, en outre, le soufre est d'abord dissous réaction de redéposition, une grande quantité de phase liquide doit exister sur le canal de transmission de l'électrode.
Or, la majorité du pôle de la batterie au lithium-soufre électrode de soufre pièce ne sont pas sous pression, du type de revêtement, la porosité est particulièrement élevée, de sorte que la densité d'énergie volumétrique est très faible pour les véhicules, en particulier pour voitures particulières lorsque la densité d'énergie atteint une certaine valeur, la densité d'énergie de volume est encore plus important, parce que pas beaucoup d'endroits pour les voitures de tourisme batterie installée.
Donc, en ce sens, au moins dans le domaine de l'alimentation du véhicule, les batteries lithium-soufre est sans espoir.
Sommaire
Du point de vue actuel du développement, à atteindre en l'an 2020 300Wh / kg de but à court terme, en plus de la sécurité moins sûr, il n'y a pas de risque technologique. En ce qui concerne l'objectif à moyen terme, en fonction des résultats, 400wh / kg requis pour atteindre les 250mAh de capacité d'électrode positive / g, la capacité de l'électrode négative de 800 mAh / g, les exigences actuelles du système matériel est également possible.
Toutefois, l'objectif à long terme, le lithium soufre, lithium valeur théorique vide de plus de 500wh / kg (lithium-soufre 2600wh / kg, lithium gaz 11000wh / kg), les batteries lithium-soufre peuvent être plus proches du marché que les batteries lithium-air. les problèmes ne sont pas résolus depuis des décennies, alors que l'étude lithium-air un court laps de temps. Sur le problème de la chimie n'a pas encore bien compris, il est difficile de commercialiser difficile de dire ce que l'avenir finira par commercialisé, il ne sera pas possible, sa faisabilité était être pris en considération.
