Wuhan 대학의 Ai Xinping의 견해에 따르면, 전체 차량의 가장 합리적인 설계는 300h / kg의 단일 배터리 수명이 300km의 배터리 수명에 해당해야하며, 단일 몸 400wh / kg 해당 배터리 수명 400km, 그리고 단량체 500wh / kg 할 경우 다음 배터리가 500km에 도달합니다.
실제로, 업계는 일반적으로 높은 니켈 원 정극하여 즉각적인 목표 리튬 기술, 음극 실리콘 탄소 300wh / kg를 얻을 수 있다고 믿고, 타겟에 기초하여 중간 (2025) 충실 리튬 망간 계 음극 / 고용량의 Si-C는 달성 단량체 400wh / kg, 장기 목표는 500wh / kg 단량체보다 비 에너지를 달성하기 위해 리튬 - 황, 리튬 전지를 개발하는 것입니다.
다음 그림은 다양한 종류의 배터리 전기 자동차의 배터리 수명을 보여줍니다. 현재 리튬 이온 배터리는 160km이며 앞으로도 200km에 달하는 리튬 이온 배터리를 계속 최적화 할 것입니다.
배터리의 모든 유형을 보면 진보는 이제 일반적으로 리튬 - 공기와 리튬 - 황 배터리가 비교적 큰 잠재력을 가지고 있다고 믿고 있습니다,하지만 난 배터리 애플리케이션에 대한 전망에 대해 낙관하지 않았다. 아래 그림은 리튬 (물과 전해질없이) 리튬 - 공기 배터리를 보여줍니다 유황 배터리가 작동합니다.
01 왜 리튬 배터리로는 안되나요?
공기는 물론, 다공성 탄소 전극 반응 지지체로서 산소를 필요 전지 시스템의 양극으로서 공기 음극, 산소와 같은 리튬 금속 리튬을 사용하는 것이다. 연구 촉매 선택 년기구 전해질을 선택하는 등 비록 청구되어있다 우리는 큰 진전을 만들었습니다,하지만 제품으로, 리튬 - 공기 배터리는 네 가지 치명적인 결함이있다 :
1. 수분 조절
리튬 공기 전지는 공기 중의 리튬 공기 이용 산소 같은 리튬 이온 전지없는 개방형 시스템이며, 공기가 물을 함유 물은 리튬과 반응한다. 산소와 같은 물 모두 인 문제를 해결하기가 어렵습니다.
2. 산소의 촉매 환원
리튬은 현재 안정적이지 못하며, 현재 순수한 산소 환경에서만 사용됩니다.
산소의 반응 속도는 매우 느리므로 산소의 반응성을 향상시키기 위해서는 효율적인 촉매를 사용해야하며 현재는 모두 귀금속이기 때문에 항상 연료 전지의 개발을 제한하는 단점이었던 효율적이고 저렴한 촉매를 개발할 필요가 있습니다.
3. 리튬 금속 양극 전하
즉, 산업계는 60 년 전에 리튬 수지상 결정 물질을 연구 해 왔으며 수많은 과학 기술 인력이 계속 진전되지 않고 계속 나아갔습니다.
방전 된 제품 분해
리튬 이온 배터리 방전 제품은 리튬 산화물이며, 고체 리튬 산화물은 산소와 리튬의 분해를 재촉합니다.
리튬 이온 배터리에 수년 동안 많은 문제가 있었기 때문에 실현 가능성은 매우 희박하다고 할 수 있습니다.
02 리튬 황 배터리가 작동하지 않는 이유는 무엇입니까?
리튬 - 공기 배터리는 최근에야 주목을 받아 왔으며, 리튬 - 유황 배터리는 1940 년 초에 연구되었다. 리튬 - 유황 배터리는 음극에 리튬 금속을 사용하고 양극에는 황을 사용하며 1600mAh / g의 매우 높은 용량을 가지며 왜 그 이유를 연구하지만 리튬 - 유황 배터리의 많은 문제점이 있습니다.
전극 사이클 성능이 좋지 않습니다.
상기 제 차가 방전 사이클 특성이 직접 리튬 설파이드와 함께 감소 서서히 리튬 설파이드 생성되지 않지만, 황 전극은 중간체 생성물을 생성한다는 것이다 때 멀티 리튬 설파이드 전해질에 용해 손실을 용해. 환원 및 양극에서 다음 산화 애노드 형태로 확산되어 용해 된 리튬 폴리 설파이드, 낮은 자체 방전 쿨롱 효율 및 높은 결과 셔틀 효과를 생성하기 위해, 다른 한편을, 리튬 폴리 설파이드 용해 것 우선적 양극 표면의 대전 중 증착에 의한 비활성화 막힘 전극 표면 기공을 초래하므로, 전극은 열악한 사이클 특성이다.
현재 과학적 연구 방법은 다공성 탄소 재료를 사용하여 폴리 설파이드 이온을 흡착시키고 용해를 줄이는데 사용됩니다.이 전략은 학술적으로는 효과적이지만 실제 효과는 매우 제한적입니다. 둘 사이의 주된 차이점은 실험실 연구는 매우 작은 버튼 셀, 매우 얇은 전극, 낮은 황 함량, 약 2mg의 총 황 함량을 기반으로하지만 실제 세포는 높은 황 함량 (그램) 및 전극은 매우 두껍고 높은 유황 부하 장치입니다.
예를 들어, 교수 Ai Xinping 리튬 - 유황 배터리 863 프로젝트에서 실험실은 실제 배터리의 황 / 탄소 복합 재료의 1000 배를 여러 번 재활용 할 수 있으며 때로는 전원을 방출 할 수도 없다. 이런 이유.
2. 리튬 음전하 성
리튬 양극의 전하 이동 가능성도 단시간에 해결하기 어려운 문제입니다. 전기 화학 반응은 일련의 여러 공정을 포함해야하며, 첫 번째는 벌크 용액에서 전극 표면으로의 반응물 전달입니다.이를 액체 질량 이동이라고합니다. 두 번째 과정은 전자를 얻거나 잃을 수있는 전극 표면의 반응이며, 전기 화학 반응 단계 라 불리는 제품 공정의 형성이며, 느리게 진행되면 전극 반응이 어느 단계에 의해 제어되는지를 알 수 있습니다.
리튬 극 들어, 전자 교환 프로세스 따라서 반응 액 송신 제어 단계, 즉이 단계의 전극면에 벌크 용액으로부터 리튬 이온의 이동이.이 약간 문제가 비교적 느린 야기되고, 액체 매우 빠르고 각 지점에서의 전극 표면의 대류 속도가 동일하지 때문에, 반응 속도의 모든 포인트. 여기서 긴 빠르고, 리튬 이온 다르지만 전달 사실 대류의 영향 될만큼 중력으로 대류가 존재할 것이다 전송 거리가 짧을수록 리튬 증착 속도가 빠르므로 리튬 수지상 결정의 성장 원인이됩니다.
물론, 양극과 음극 사이의 거리가 현재 분배되지 리튬 덴 드라이트의 성장에 중요한 원인 인 동일하지 동일하다. 확실히, 이러한 요인이되므로 덴 드라이트의 성장을 실제 배터리를 피하기 어렵고 리튬 충전지 문제로 인해 해결책이 없다고 말할 수는 없지만 효과적인 해결책을 찾는 것은 여전히 어렵습니다.
체적 에너지 밀도가 낮다.
리튬 설퍼 전지가 비교적 낮은 체적 에너지 밀도가 황 절연체는 전도성을, 그 반응에 분산하기 때문에,이 고 표면적 탄소를 대량으로 사용할 필요가 있고, 인산 철 리튬만을 비교 될 수있다, 납 황 / 탄소 복합체의 밀도가 매우 작다; 이외에 황 먼저 전극 송신 채널에 존재해야 재 침전 반응, 액상 다량 용해시킨다.
그리고 현재 대부분의 리튬 - 유황 배터리 유황 전극 극 조각은 어떤 종류의 코팅, 어떤 종류의 다공성이 특히 높습니다, 그래서 볼륨 에너지 밀도가 매우 낮습니다 압력이 될 수 없습니다. 자동차, 특히 승용차 에너지 밀도가 특정 값에 도달하면 승용차가 많은 배터리를 사용하지 않기 때문에 체적 에너지 밀도가 더욱 중요합니다.
그래서 이런 의미에서 적어도 자동차 전력 분야에서 리튬 - 황 배터리는 희망이 아닙니다.
요약
발전 전류의 관점에서, 이하 특정 보안 이외에 년 2020 300wh / kg이 단기 목표를 달성하기 위해, 어떤 기술의 위험이 없다. 중기 목적에 대해, 결과에 따라, 400wh / kg 양극 용량 250mAh를 달성하기 위해 요구 / g이고, 음극 용량이 800 mAh / g 인 경우,이 요구 사항은 현재 재료 시스템에서도 가능합니다.
그러나, 장기 목표는 리튬, 황화 리튬, 이론적 NULL 값까지 500wh / kg (리튬 - 황 2600wh / kg 리튬 공기 11000wh / kg), 시장 리튬 에어 배터리보다 아마도 더 가까이 리튬 - 황, 그러나 리튬 - 설퍼 전지를 초과 문제는. 수십 년 동안 리튬 - 공기 공부하는 동안 짧은 시간에 해결되지 않은 전체 화학 문제에 아직 명확하게 이해되지 않은, 그것은 미래가 결국 상용화 무슨 말을 열심히 상용화하기 어려운, 그것은 할 수 없습니다, 그 가능성은 있었다 고려해야 할 사항.
