उदगम बैटरी विशिष्ट ऊर्जा देखने के वुहान विश्वविद्यालय के प्रोफेसर ऐ Xinping बिंदु पर आधारित इलेक्ट्रिक कारों की लाभ में सुधार करने के मूल प्रौद्योगिकी दिशा बन गया है, मौजूदा वाहन तकनीकी की स्थिति, सबसे उचित डिजाइन किया जाना चाहिए एक भी 300wh / किग्रा धीरज 300Km मेल खाती है, एकल शरीर 400wh / किग्रा धीरज 400km करने के लिए इसी; मोनोमर 500wh / किग्रा करते हैं, और जीवन 500 किमी तक पहुँच सकते हैं कि अगर।
वास्तव में, उद्योग आम तौर पर माना जाता है कि उच्च निकल त्रिगुट सकारात्मक इलेक्ट्रोड से तात्कालिक लक्ष्य लिथियम प्रौद्योगिकी, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड सिलिकॉन कार्बन प्राप्त 300wh / किग्रा, मध्य (2025) लक्ष्य के आधार पर समृद्ध है लिथियम मैंगनीज आधारित नकारात्मक इलेक्ट्रोड / उच्च क्षमता सी-सी, प्राप्त करने के लिए मोनोमर 400wh / किग्रा, लंबी अवधि के लक्ष्य लिथियम सल्फर, लिथियम हवा बैटरी, एक मोनोमर 500wh / kg की ऊर्जा अनुपात विकसित करना है।
सूचियों के नीचे आंकड़ा बिजली के वाहनों की बैटरी जीवन के विभिन्न प्रकार, वर्तमान लिथियम आयन बैटरी 160 किलोमीटर, लिथियम आयन बैटरी के भविष्य के अनुकूलन करने के लिए जारी रखने के लिए 200 किमी तक पहुंचने की उम्मीद कर रहा है।
प्रगति बैटरी के सभी प्रकार को देखते हुए अब आम तौर पर माना जाता है कि लिथियम हवा और लिथियम सल्फर बैटरी एक अपेक्षाकृत बड़े संभावित है, लेकिन मैं बैटरी अनुप्रयोगों के लिए अपनी संभावनाओं के बारे में आशावादी नहीं था। नीचे दिए गए चित्र और लिथियम (पानी और इलेक्ट्रोलाइट्स के बिना) एक लिथियम एयर बैटरी से पता चलता सल्फर बैटरी काम करता है
01 क्यों लिथियम बैटरी नहीं कर सकते?
एयर, ज़ाहिर है, झरझरा कार्बन इलेक्ट्रोड एक प्रतिक्रिया समर्थन के रूप में ऑक्सीजन की आवश्यकता होती है एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक बैटरी प्रणाली के सकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में हवा में ऑक्सीजन के रूप में लिथियम धातु लिथियम का उपयोग है। हालांकि पढ़ाई उत्प्रेरक चयन, साल की व्यवस्था, एक इलेक्ट्रोलाइट का चयन करके और तरह चार्ज किया जा सकता हम महान प्रगति की है, लेकिन एक उत्पाद के रूप में, लिथियम बैटरी हवा चार घातक खामियां हैं:
1. नमी नियंत्रण
लिथियम बैटरी हवा एक खुली प्रणाली है, जो एक ही है और एक लिथियम आयन बैटरी, हवा में लिथियम हवा उपयोग ऑक्सीजन नहीं है, और हवा पानी होता है, पानी लिथियम साथ प्रतिक्रिया करता है। दोनों ऑक्सीजन और भी पानी है, जो एक है समस्या को हल करने के लिए मुश्किल
2. ऑक्सीजन की उत्प्रेरण में कमी
लिथियम हवा काफी स्थिर नहीं है, केवल शुद्ध ऑक्सीजन वातावरण में इस्तेमाल किया जा सकता
ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया की दर, बहुत धीमी है सक्रिय ऑक्सीजन की प्रतिक्रिया को बढ़ाने के लिए अत्यधिक कुशल उत्प्रेरक होना चाहिए के लिए वर्तमान उत्प्रेरक, एक महान धातु है इसलिए आवश्यक सस्ती और कुशल उत्प्रेरक जो शॉर्ट बोर्ड ईंधन सेल विकास प्रतिबंधित किया गया है विकसित करने के लिए।
3. लिथियम धातु एनोड क्षमता
यही कारण है कि लिथियम डेन्ड्राइट समस्या उद्योग 60 साल तक अध्ययन किया गया है, एक के बाद कई शोधकर्ताओं, अभी भी नहीं थोड़ी सी भी प्रगति पर है।
निर्जलित उत्पाद अपघटन
लिथियम बैटरी हवा का निर्वहन उत्पादों एक लिथियम ऑक्साइड, लिथियम ऑक्साइड और फिर ऑक्सीजन और लिथियम में ठोस उत्प्रेरक अपघटन, कितना मुश्किल है।
एक लिथियम बैटरी हवा में इतने सारे सदी पुरानी समस्या को इकट्ठा, इसकी व्यवहार्यता बहुत पतली है करने के लिए कहा जा सकता है।
02 क्यों लिथियम सल्फर बैटरी काम नहीं करता है?
लिथियम हवा बैटरी चिंता का हाल ही में एक कारण है, लेकिन वहाँ एक लिथियम सल्फर बैटरी अनुसंधान के रूप में जल्दी 1940 लिथियम सल्फर लिथियम धातु एनोड का उपयोग कर बैटरी सल्फर का उपयोग कर के रूप में है, सल्फर क्षमता, बहुत अधिक है तक पहुँचने 1600 एमए / जी, जो हम इसे का कारण का अध्ययन क्यों करते हैं, लेकिन लिथियम सल्फर बैटरी, वहाँ कई दर्द अंक हैं।
एक इलेक्ट्रोड चक्र प्रदर्शन अंतर
जिसमें जब पहली अंतर यह है कि सल्फर इलेक्ट्रोड जब विद्युत निर्वहन चक्र प्रदर्शन सीधे लिथियम सल्फाइड का उत्पादन नहीं है, लेकिन धीरे-धीरे एक लिथियम polysulfide के साथ कम हो जाता है मध्यवर्ती उत्पाद उत्पन्न होता है, बहु लिथियम सल्फाइड इलेक्ट्रोलाइट में भंग होगा, नुकसान घुल जाता है। दूसरी ओर, लिथियम polysulphides के विघटन को प्राथमिकता सकारात्मक इलेक्ट्रोड सतह के चार्ज के दौरान होगा; भंग लिथियम polysulfides कमी है, और फिर सकारात्मक इलेक्ट्रोड पर ऑक्सीकरण की एनोड पहलू को फैलाना, कम आत्म मुक्ति Coulombic दक्षता और उच्च में जिसके परिणामस्वरूप शटल प्रभाव उत्पन्न करने के लिए, बयान के कारण निष्क्रिय अवरुद्ध कर इलेक्ट्रोड की सतह pores में जिसके परिणामस्वरूप, इस प्रकार, इलेक्ट्रोड गरीब चक्र विशेषताओं है।
वर्तमान में, वैज्ञानिक अनुसंधान पद्धति, छिद्रपूर्ण कार्बन सामग्री का उपयोग करना है, ब्लॉक करने के लिए पॉलीसिफ़ाइड आयनों को सोखना और विघटन के नुकसान को कम करना। यह रणनीति शैक्षिक बहुत प्रभावी लगता है, लेकिन वास्तविक प्रभाव बहुत सीमित है। दोनों के बीच मुख्य अंतर है प्रयोगशाला अनुसंधान बहुत छोटे बटन कोशिकाओं, बहुत पतले इलेक्ट्रोड, कम सल्फर लोडिंग और लगभग कुछ मिलीग्राम के कुल सल्फर सामग्री पर आधारित होते हैं, जबकि वास्तविक कोशिकाओं में उच्च सल्फर सामग्री (ग्राम) होती है और इलेक्ट्रोड बहुत मोटी, उच्च सल्फर लोडिंग इकाई है।
उदाहरण के लिए, प्रोफेसर ऐ एक्सिनिंग लिथियम-सल्फर बैटरी 863 प्रोजेक्ट में, प्रयोगशाला 1000 गुना सल्फर / कार्बन मिश्रित सामग्री वास्तविक बैटरी में केवल कई बार पुनर्नवीनीकरण कर सकती है, और कभी-कभी भी एक शक्ति को जारी नहीं किया जा सकता है, यह इस कारण
2. लिथियम नकारात्मक क्षमता
। RECHARGEABILITY भी थोड़े समय के विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया के दौरान लिथियम एनोड कई श्रृंखला शामिल होना चाहिए के लिए एक कठिन समस्या, इलेक्ट्रोड सतह के लिए अभिकारकों के थोक समाधान से पहली बार एक हस्तांतरण की प्रक्रिया, तरल हस्तांतरण कहा जाता है; दूसरी प्रक्रिया लाभ या इलेक्ट्रॉनों की हानि इलेक्ट्रोड सतह के लिए उत्पाद अभिकारक प्रक्रिया, विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया कदम बुलाया ही बना है। धीमी गति को नियंत्रित करने का जो, इलेक्ट्रोड प्रतिक्रिया से जो करने के लिए कदम।
लिथियम इलेक्ट्रोड के लिए, इलेक्ट्रॉन विनिमय प्रक्रिया बहुत तेजी से है, इसलिए प्रतिक्रिया तरल संचरण नियंत्रण कदम है, यानी इस चरण के इलेक्ट्रोड सतहों थोक समाधान से लिथियम आयन के हस्तांतरण अपेक्षाकृत धीमी गति से। यह कुछ समस्याओं का बना हुआ है, तरल है वितरण वास्तव में संवहन के प्रभाव के अधीन है, जब तक गुरुत्वाकर्षण के रूप में, संवहन मौजूद है, हो जाएगा, जबकि प्रत्येक बिंदु पर इलेक्ट्रोड सतह संवहन वेग, एक ही नहीं है इसलिए, प्रतिक्रिया की दर के हर बिंदु अलग है। जहां के लिए लंबे समय से तेजी से, लिथियम आयनों संचरण दूरी यही वजह है कि लिथियम डेन्ड्राइट वृद्धि है, तेजी से कम है, लिथियम के बयान दर हो रही है।
बेशक, सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच दूरी नहीं एक ही है, मौजूदा वितरण एक ही है, जो लिथियम डेन्ड्राइट के विकास के लिए महत्वपूर्ण कारण है नहीं कर रहे हैं। जाहिर है, इन कारकों एक वास्तविक बैटरी से बचने के लिए मुश्किल हो जाता है, और इसलिए, डेन्ड्राइट के विकास रिचार्जेबल लिथियम समस्या का कारण कोई रास्ता नहीं यह नहीं कह सकते, लेकिन यह एक प्रभावी समाधान खोजने के लिए मुश्किल है।
3. कम अनुमापी ऊर्जा घनत्व
लिथियम सल्फर बैटरी अपेक्षाकृत कम अनुमापी ऊर्जा घनत्व लिथियम आयरन फास्फेट केवल करने के लिए तुलनीय हो सकता है, क्योंकि सल्फर एक विसंवाहक, यह प्रवाहकीय, यह प्रतिक्रिया यह dispersing है, यह उच्च सतह क्षेत्र कार्बन की एक बड़ी राशि का उपयोग करने के लिए आवश्यक है है, सीसा सल्फर / कार्बन समग्र का घनत्व बहुत छोटा है, इसके अलावा, सल्फर पहले पुनर्निक्षेपण प्रतिक्रिया, तरल चरण की एक बड़ी राशि को भंग कर दिया है इलेक्ट्रोड संचरण चैनल पर मौजूद होना चाहिए।
अब सल्फर इलेक्ट्रोड लिथियम सल्फर बैटरी पोल पीस के बहुमत दबाव नहीं, कोटिंग की किस तरह पर है, सरंध्रता, विशेष रूप से उच्च है ताकि अनुमापी ऊर्जा घनत्व विशेष रूप से यात्री कारों के लिए, वाहनों के लिए बहुत कम है जब ऊर्जा घनत्व एक निश्चित मूल्य तक पहुँच जाता है, मात्रा ऊर्जा घनत्व, क्योंकि यात्री कारों के लिए है कि कई नहीं स्थानों सज्जित बैटरी और भी अधिक महत्वपूर्ण है।
तो उस अर्थ में, कम से कम वाहन बिजली के क्षेत्र में, लिथियम सल्फर बैटरी कोई उम्मीद है।
सारांश
विकास की वर्तमान दृष्टिकोण से, सुरक्षा कम कुछ के अलावा, वर्ष में प्राप्त किया जा करने के लिए 2020 300wh / किग्रा इस अल्पकालिक लक्ष्य, वहाँ परिणाम के अनुसार, कोई भी तकनीक खतरा नहीं है। मध्यम अवधि के उद्देश्य के रूप में, 400wh / किग्रा धनात्मक विद्युत् क्षमता 250mAh प्राप्त करने की आवश्यकता / जी, 800 एमएएच / जी की नकारात्मक क्षमता के साथ, यह आवश्यकता मौजूदा सामग्री प्रणालियों के साथ भी संभव है।
हालांकि, लंबी अवधि के लक्ष्यों, लिथियम सल्फाइड, लिथियम सैद्धांतिक शून्य मान दूर 500wh / किग्रा (लिथियम सल्फर 2600wh / किग्रा, लिथियम हवा 11000wh / किग्रा), एक लिथियम सल्फर शायद बाजार लिथियम हवा बैटरी की तुलना में करीब है, लेकिन एक लिथियम सल्फर बैटरी से अधिक है समस्याओं, दशकों के लिए संकल्प लिया नहीं किया गया है थोड़े समय जबकि लिथियम हवा अध्ययन। पूरे रसायन शास्त्र समस्या पर अभी तक स्पष्ट रूप से समझ नहीं किया है, यह कहना है कि भविष्य अंततः व्यावसायीकरण किया जाएगा कठिन व्यवसायीकरण के लिए मुश्किल है, यह संभव नहीं होगा, इसकी व्यवहार्यता थे विचार करने के लिए
