با توجه به دیدگاه Ai Xinping از دانشگاه ووهان، طراحی مناسب ترین کل وسیله نقلیه باید این باشد که تنها 300h / kg مربوط به عمر باتری 300 کیلومتر است؛ تک بدن 400 وات / کیلوگرم وزن باتری باتری 400 کیلو متر است و اگر مونومر به 500 وات / کیلوگرم برسد، باتری 500 کیلومتری خواهد رسید.
در واقع، صنعت به طور کلی معتقد بود که فوری تکنولوژی لیتیوم هدف با نیکل بالا الکترود مثبت سه تایی، یک الکترود کربن سیلیکون منفی رسیدن 300wh / کیلوگرم؛ مبتنی بر منگنز لیتیوم اواسط (2025) بر اساس هدف غنی منفی الکترود / ظرفیت بالا سی-C، برای رسیدن به مونومر 400 وات / کیلوگرم؛ هدف بلندمدت توسعه لیتیوم گوگرد، باتری لیتیوم، برای دستیابی به انرژی خاص از 500 وات / کیلوگرم مونومر است.
شکل زیر لیست انواع مختلف عمر باتری وسایل نقلیه الکتریکی، باتری های لیتیوم یون فعلی است 160 کیلومتر، همچنان به بهینه سازی آینده باتری های لیتیوم یون است برای رسیدن به 200 کیلومتر است.
پیشرفت به دنبال در تمام انواع باتری در حال حاضر به طور کلی معتقد بودند که باتری های لیتیوم هوا و لیتیوم-سولفور پتانسیل نسبتا بزرگ، اما من در مورد چشم انداز خود را برای برنامه های کاربردی باتری خوشبین بود. شکل زیر نشان یک باتری لیتیوم-هوا (بدون آب و الکترولیت) و لیتیوم باتری باطله کار می کند
01 چرا باتری های لیتیوم نمی توانند؟
هوا استفاده از لیتیوم لیتیوم فلز به عنوان یک الکترود منفی، اکسیژن موجود در هوا به عنوان الکترود مثبت از یک سیستم باتری است، البته، الکترود کربن متخلخل نیاز اکسیژن به عنوان یک پشتیبانی واکنش است. اگر چه انتخاب کاتالیزور مطالعات، مکانیسم سال، انتخاب یک الکترولیت، و مانند آن ممکن است به اتهام ما پیشرفت های بزرگ است، اما به عنوان یک محصول، باتری لیتیوم-هوا دارای چهار نقص کشنده:
1. کنترل آب
باتری لیتیم-هوا یک سیستم باز است، که همان و یک باتری لیتیوم یون، لیتیوم-هوا استفاده از اکسیژن در هوا نمی باشد، و در هوا شامل آب، آب با لیتیوم واکنش نشان می دهد. هر دو اکسیژن و آب نیز است، که یک مشکل را حل کند.
2. دودگیری اکسیژن
هوا لیتیوم است به اندازه کافی پایدار نیست، تنها می تواند در محیط اکسیژن خالص استفاده
سرعت واکنش اکسیژن بسیار کند است، به افزایش واکنش اکسیژن فعال باید کاتالیزور بسیار کارآمد می باشد که برای کاتالیست حاضر یک فلز نجیب است، بنابراین، لازم برای توسعه کاتالیزور ارزان و کارآمد است که محدود شده است هیئت مدیره کوتاه توسعه پیل سوختی.
3. ظرفیت پذیری آنودیال فلزی لیتیوم
به این معنا، صنعت 60 سال پیش، دندریت لیتیوم را مطالعه کرد، پرسنل علمی و تکنولوژیکی زیادی بعد از دیگری، هنوز هیچ پیشرفتی نداشتند.
تجزیه محصول تخلیه شده
محصول تخلیه باتری لیتیوم یونی اکسید لیتیوم است، اکسید لیتیوم جامد دوباره تجزیه تجزیه اکسیژن و لیتیوم، چقدر سخت است.
گفته می شود که امکان استفاده از باتری های لیتیوم یون در طول سال ها با مشکل مواجه شده است.
02 چرا باتری لیتیوم گوگرد کار نمی کند؟
باتری لیتیوم-هوا علت های اخیر نگرانی است، اما یک تحقیق باتری لیتیوم-سولفور وجود دارد به عنوان اوایل در 1940. باتری های لیتیوم-سولفور با استفاده از لیتیوم آند فلزی با استفاده از گوگرد، ظرفیت گوگرد بسیار بالا است، رسیدن به 1600 میلی آمپر / گرم است که چرا ما علت آن مطالعه، اما باتری های لیتیوم-سولفور، بسیاری از نقاط درد وجود دارد.
یک الکترود تفاوت عملکرد چرخه
در جایی که اولین تفاوت در این است که الکترود گوگرد زمانی که عملکرد چرخه تخلیه الکتریکی است به طور مستقیم تولید نمی سولفید لیتیوم، اما به تدریج است همراه با یک پلی سولفید لیتیوم کاهش تولید محصول میانی؛ سولفید چند لیتیوم در الکترولیت حل خواهد شد، حل از دست دادن. پلی سولفید لیتیوم حل منتشر شده به جنبه های آند از کاهش و سپس اکسیداسیون در الکترود مثبت، برای تولید اثر شاتل، در کم از خود ترشح بهره وری کولمبیک (coulombic) و بالا و در نتیجه، از سوی دیگر، انحلال polysulphides لیتیوم ترجیحا در طول شارژ از سطح الکترود مثبت خواهد رسوب، و در نتیجه منافذ سطح الکترود به دلیل گرفتگی غیر فعال است، در نتیجه، الکترود ویژگی چرخه ضعیف است.
در حال حاضر، از روش جامعه پژوهش، با یک ماده کربن متخلخل یک مانع به، یونهای پلی سولفید جذب به کاهش از دست دادن انحلال آن است. این استراتژی به نظر می رسد در دانشگاهی بسیار موثر است، اما اثر واقعی بسیار محدود است. تفاوت اصلی این است که مطالعات آزمایشگاهی بر روی یک باتری دکمه کوچک است، یک الکترود نازک است، مقدار بارگذاری گوگرد بالا نیست، گوگرد در مقدار مورد چند میلی گرم است؛ گوگرد واقعی از باتری بزرگ است (گرم)، و الکترودهای بسیار ضخیم و واحد بارگیری زیاد گوگرد است.
برای مثال، در باتری های لیتیوم-سولفور 863 پروژه درگیر استاد هوش مصنوعی Xinping، آزمایشگاه قادر به گردش در 1000 مواد کامپوزیت گوگرد / کربن، در باتری های واقعی تنها چرخه چندین بار، گاهی اوقات یک بار برق بود قرار داده نشده است، آن است این دلیل
2. قابلیت بارگیری منفی لیتیوم
. RECHARGEABILITY نیز یک مشکل دشوار برای یک زمان کوتاه آند لیتیوم در طول واکنش الکتروشیمیایی باید چند سری شامل، فرآیند انتقال اولین بار از راه حل بخش عمده ای از رجنتس به سطح الکترود، به نام انتقال مایعات؛ افزایش فرایند دوم یا از دست دادن الکترون به سطح الکترود تشکیل شده است روند واکنش دهنده محصول، به نام مرحله واکنش الکتروشیمیایی. آهسته به که، با واکنش الکترود مرحله از کنترل.
الکترود لیتیوم، فرآیند مبادله الکترون بسیار سریع است، بنابراین مایع واکنش انتقال مرحله کنترل، به عنوان مثال انتقال یون لیتیوم از راه حل های حجیم به سطح الکترود از این مرحله نسبتا آهسته است. این امر برخی از مشکلات، مایع است تحویل منوط به تاثیر همرفت در واقع، تا زمانی که جاذبه، همرفت خواهد حضور داشته باشد، در حالی که سطح الکترود سرعت انتقال گرما در هر نقطه همان است، بنابراین، هر نقطه از سرعت واکنش متفاوت است. که در آن به مدت طولانی سریع، یونهای لیتیوم فاصله انتقال کوتاهتر باشد، نرخ رسوب لیتیوم بسیار سریعتر شده است، به همین دلیل رشد لیتیوم دندریت.
البته، فاصله بین الکترود مثبت و منفی است همان نیست، توزیع فعلی هستند نه همان است که مهم دلیلی برای رشد دندریت لیتیوم. واضح است که این عوامل عبارتند سخت برای جلوگیری از یک باتری واقعی، و در نتیجه، رشد دندریت مشکل لیتیوم قابل شارژ باعث می راه نمی گویند، اما آن را سخت به پیدا کردن یک راه حل موثر.
3. چگالی انرژی حجمی کم
باتری لیتیوم-سولفور است چگالی انرژی حجمی نسبتا کم ممکن است قابل مقایسه تنها فسفات آهن لیتیوم، به دلیل گوگرد یک عایق، آن رسانا، واکنش آن، پراکنده است، لازم است به استفاده از یک مقدار زیادی از سطح بالا منطقه کربن، سولفور سرب / کربن چگالی کامپوزیت بسیار کوچک است؛ علاوه بر این، گوگرد است برای اولین بار حل واکنش رسوبگیری مجدد، مقدار زیادی از فاز مایع باید در کانال انتقال الکترود وجود داشته باشد.
در حال حاضر اکثر قطعه الکترود سولفور باتری لیتیوم گوگرد با فشار دادن نمی تواند، چه نوع پوشش داده شده، چه نوع، تخلخل به خصوص بالا است، بنابراین چگالی انرژی حجم بسیار کم است. برای اتومبیل، به خصوص اتومبیل های سواری هنگامی که تراکم انرژی یک مقدار مشخصی به دست می آید، تراکم انرژی حجمی حتی مهم تر است، زیرا اتومبیل های مسافری باتری زیادی ندارند.
بنابراین در این معنا، حداقل در زمینه انرژی خودرو، باتری لیتیوم گوگرد، هیچ امیدی نیست.
خلاصه
از دیدگاه فعلی توسعه، در سال به دست آورد 2020 300wh / کیلوگرم به این هدف کوتاه مدت، علاوه بر امنیت کمتر مسلم است، وجود دارد هیچ خطر فن آوری است. همانطور که برای هدف میان مدت، با توجه به نتایج، 400wh / کیلوگرم مورد نیاز برای رسیدن به 250mAh ظرفیت الکترود مثبت / گرم، ظرفیت الکترود منفی از 800 mAh / g است، شرایط فعلی از سیستم مواد نیز ممکن است.
با این حال، اهداف بلند مدت، سولفید لیتیم، ارزش تهی نظری به مراتب بیش از 500wh / کیلوگرم (لیتیوم-سولفور 2600wh / کیلوگرم، لیتیوم هوا 11000wh / کیلوگرم)، یک باتری لیتیوم-سولفور شاید نزدیک تر از باتری لیتیم-هوا بازار است، اما یک باتری لیتیوم-سولفور مشکلات برای چندین دهه حل نشده است، در حالی که مطالعه لیتیوم هوا زمان کوتاه است. و در مساله شیمی طیف هنوز به درستی مشخص نشده است، دشوار است برای تجاری سخت است برای گفتن آنچه که در آینده در نهایت تجاری خواهد شد، آن ممکن نخواهد بود، امکان سنجی آن شد در نظر گرفته شود.
