लिथियम आयन बैटरी, एक उच्च वोल्टेज, (200Wh / किलो या अधिक) उच्च विशिष्ट ऊर्जा और लंबे जीवन का लाभ दिया है पसंदीदा इलेक्ट्रिक वाहन बैटरी है, लेकिन शक्ति बैटरी के लिए मांग में पर्याप्त वृद्धि के साथ, यह भी खिंचाई नदी के ऊपर कच्चे माल से संबंधित उत्पादों जैसे लिथियम, कोबाल्ट, निकल, आदि के रूप में 2017 में लिथियम आयन बैटरी सामग्री, के साथ जुड़े कीमत बैटरी में पर्याप्त वृद्धि, विशेष रूप से लिथियम और कोबाल्ट कच्चे माल मूल्य वृद्धि के दो प्रकार के पागल के रूप में वर्णित किया जा सकता है पता चला है। उत्पादन और वाहन निर्माताओं से डाउनस्ट्रीम उद्योग श्रृंखला के दोहरे दबाव के तहत लागत में कमी की लागत में तेजी से वृद्धि, बैटरी निर्माताओं काफी लाभ मार्जिन निचोड़ा जाता है, जबकि भयंकर बाजार में प्रतिस्पर्धा, मूल्य निर्धारण शक्ति बैटरी निर्माताओं की कमी है, इसलिए 2018 बैटरी निर्माताओं के बहुमत में एक बहुत ही कठिन वर्ष होने के लिए जारी रहेगा।
बैटरी प्रदर्शन को बढ़ाने, उत्पादन लागत को कम करने, बैटरी अनुसंधान और विकास के भविष्य के लिए महत्वपूर्ण है, हाल ही में कुई यी और वी चेन एट अल स्टैनफोर्ड विश्वविद्यालय संयुक्त रूप से एक उत्पाद MnO के आधार पर विकसित 2-H2नई बैटरी है, जो एक इलेक्ट्रोलाइट के रूप में एक जलीय घोल का उपयोग करता है, 1.3V के ऑपरेटिंग वोल्टेज, सेल (के बारे में 174Wh / kg की सैद्धांतिक विशिष्ट क्षमता), अप करने के लिए 10,000 गुना का चक्र अनुकूलन द्वारा 139Wh / किग्रा तक की वास्तविक विशिष्ट क्षमता और यह कम लागत के फायदे, तो यह ऊर्जा भंडारण और बिजली बैटरी में व्यापक आवेदन की संभावनाओं है।
एमएन-एच बैटरी का सकारात्मक कार्य सिद्धांत घुलनशील एमएन है 2+ठोस एमएनओ के साथ 2परिवर्तनों के बीच, नकारात्मक अपनाया जाता है एच +और एच 2के बीच, इलेक्ट्रोलाइट समाधान संक्रमण MnSO की एक उच्च एकाग्रता है 4, सिवाय इसके कि सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड एक घुलनशील (निम्न सूत्र में दिखाया गया है) की प्रतिक्रिया उत्पाद हैं पारंपरिक ठोस-अवस्था इलेक्ट्रोड के साथ।
Mn-एच कोशिका संरचना नीचे दिखाया गया है, कैथोड कार्बन फाइबर चटाई, एक ग्लास फाइबर झिल्ली विभाजक के छोटे से छेद संरचना का उपयोग, नकारात्मक इलेक्ट्रोड एक कार्बन फाइबर चटाई समर्थित पं / सी समग्र उत्प्रेरक, इलेक्ट्रोलाइट समाधान की एक उच्च एकाग्रता है MnSO 4समाधान, जब एमएन चार्ज करते हैं 2+कार्बन फाइबर के सकारात्मक इलेक्ट्रोड की सतह के लिए विस्थापित करेगा, सतह ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया कार्बन फाइबर परत MnO में उत्पन्न होता है 2, H+एच उत्पन्न करने के लिए नकारात्मक सतह पर एक कमी प्रतिक्रिया होती है 2निर्वहन प्रक्रिया सिर्फ विपरीत है, एमएनओ 2जब इलेक्ट्रॉन प्राप्त होते हैं, घुलनशील एमएन उत्पन्न करने के लिए एक कमी प्रतिक्रिया होती है 2+, एमएनएसओ उत्पन्न करने के लिए समाधान पर लौटें 4, H2एच उत्पन्न करने के लिए नकारात्मक इलेक्ट्रोड पर एक ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया होती है+.
वीई चेन ने बैटरी बनाने के लिए उपरोक्त बैटरी संरचना का उपयोग किया (नीचे दिए गए आंकड़े में दिखाया गया है) और उच्च वोल्टेज पर जलीय घोल को कम करने के लिए सिस्टम के इलेक्ट्रोकेमिकल प्रदर्शन का परीक्षण किया। 2सकारात्मक इलेक्ट्रोड वर्षा के मुद्दे में, वीई चेन ने 1.6V पर चार्जिंग वोल्टेज सेट किया, और वी चेन ने एमएनएसओ के 1 एम को अपनाया। 4इलेक्ट्रोलाइट समाधान, जब एक अम्लीय वातावरण में 61% की पहली बैटरी क्षमता नकारात्मक इलेक्ट्रोड सक्रिय पं उत्प्रेरक के कारण दस से अधिक बार 91% करने के लिए चक्र Coulombic दक्षता। के बाद, मजबूत है, में वी चेन तो समाधान के रूप में जोड़ा गया है 0.05 एम एच 2अतः 4, बहुत Mn-एच बैटरी के प्रदर्शन को बढ़ाने, चार्ज वर्तमान बढ़ावा ट्रिपल (1.6V निरंतर वोल्टेज प्रभारी), केवल 85s प्रभारी पूरा किया जा सकता है, मुक्ति की प्रक्रिया भी की गई काफी (50mV के बारे में) में सुधार हुआ है, और पहली दक्षता 70% तक बढ़ा, और अगले कुछ चक्रों में, Coulomb दक्षता लगभग 100% तक पहुंच गई।
एक बैटरी के लिए, दर प्रदर्शन महत्वपूर्ण संकेतक है, पैनल ख एक ही चार्ज प्रणाली में एक कम Mn-एच बैटरी चार्जिंग (1.6V 1mAh / सेमी करने के लिए निरंतर वोल्टेज है 2) चार्ज करने के बाद, विभिन्न वर्तमान घनत्वों पर निर्वहन वक्र 10 एमए / सेमी से एक निर्वहन वर्तमान घनत्व दिखाता है 2, 50 और 100 एमए / सेमी तक बढ़ोतरी 2बाद बैटरी के निर्वहन क्षमता लगभग कोई गिरावट नीचे, परिणाम अलग आवर्धन चित्र कि ग चक्र मेल खाना, MN-एच शो सेल एक बहुत ही उत्कृष्ट दर गुण है के साथ है। इससे भी महत्वपूर्ण बात, MN-एच बैटरी तेज़ी से चार्ज चक्र के मामले में, 10,000 चक्रों की क्षमता में कोई कमी नहीं है।
हालांकि Mn-एच बैटरी उत्कृष्ट दर विशेषताओं और चक्र विशेषताओं वाले, लेकिन इस प्रकार केवल 19.6Wh / किलो के समग्र बैटरी ऊर्जा घनत्व में जिसके परिणामस्वरूप के बाद से कार्बन फाइबर इलेक्ट्रोलाइट की इलेक्ट्रोड उपयोग दक्षता, बहुत कम, के बारे में 36% ही है। के लिए इस समस्या को हल करने के लिए, वीई चेन एक नैनोस्ट्रक्चर कार्बन फिल्म का उपयोग इलेक्ट्रोड के रूप में करता है, जिससे 4 एम एमएनएसओ बनता है 4इलेक्ट्रोलाइट समाधान की दक्षता का प्रयोग करें, 74.3% की वृद्धि हुई है, ताकि बैटरी की ऊर्जा घनत्व 139Wh / किलो की वृद्धि हुई, ऊर्जा की मात्रा के अनुपात 210.6Wh / एल वी चेन तक पहुँच जाता है, जबकि यह भी इलेक्ट्रोलाइट समाधान में मनाया आगे बढ़ाने के लिए एच 2अतः 4एकाग्रता, लेकिन यह भी प्रभावी ढंग से बैटरी की दर क्षमता में सुधार कर सकते चार्ज समय को कम करने, प्रवाह प्रक्रिया को बढ़ाने के लिए, लेकिन उच्च एच 2अतः 4एकाग्रता जंग समस्याओं, जो आगे बैटरी की संरचनात्मक डिजाइन की दृष्टि से हल करने की जरूरत है हो सकता है।
एक समस्या यह है Mn-एच बैटरी अभी भी सामना कर रहा है - इस समस्या को कैसे प्राथमिक लक्ष्य से प्रयोगशाला अनुप्रयोगों Mn-एच बैटरी की क्षमता को बढ़ाने के लिए है हल करने के लिए, एक उपाय मोटाई और से महसूस सकारात्मक कार्बन फाइबर के क्षेत्र में वृद्धि करने के लिए है इस उपाय काफी सकारात्मक इलेक्ट्रोड की लोडिंग सुधार कर सकते हैं, लेकिन यह Mn-एच बैटरी की क्षमता की ओर जाता है, गति में तेजी लाने के, उदाहरण के लिए, धनात्मक विद्युत् चालक की कार्बन फाइबर चटाई 2 बार की मोटाई और अधिक मोटा होना से नीचे गिरावट हालांकि बैटरी की क्षमता तक बढ़ जाती है दो बार, लेकिन 600 चक्र के बाद, क्षमता आरंभिक क्षमता की 96.5% की गिरावट पर गिरा दिया। विषम सकारात्मक और नकारात्मक डिजाइन का एक और उपाय, देखने Mn-एच बैटरी के सिद्धांत की दृष्टि से, नकारात्मक इलेक्ट्रोड संरचना उत्प्रेरक प्रभाव के लिए मुख्य रूप से जिम्मेदार है, एच स्टोर करने के लिए की जरूरत नहीं है 2इसलिए Mn-एच सकारात्मक इलेक्ट्रोड के क्षेत्र में वृद्धि से बेलनाकार संरचना तैयार किया गया है, बैटरी की तरह वी चेन, नकारात्मक इलेक्ट्रोड काफी अवतार के क्षेत्र (नीचे दिखाया गया है) को कम करने, काफी Mn-एच बैटरी की क्षमता और ऊर्जा घनत्व को बेहतर बनाता है, लेकिन भी कर सकते हैं पं / सी उत्प्रेरक की मात्रा को कम, MN-एच बैटरी की लागत को कम। हालांकि इस डिजाइन कुछ हद तक बैटरी (नकारात्मक इलेक्ट्रोड कमी प्रतिक्रिया क्षेत्र) की दर क्षमता कम हो जाएगा, लेकिन यह Meiyouzuai बैटरी की अच्छी चक्र प्रदर्शन , से अंजीर। ई देखा जा सकता है बैटरी चक्र 1400 बार के बाद के लिए, क्षमता प्रतिधारण दर अभी भी 94.2% तक पहुंच पूरी तरह से बिजली बैटरी की जरूरतों को पूरा कर सकते हैं कर सकते हैं।
यी कुई और वी चेन एट अल। द्वारा विकसित, MN-एच बैटरी वास्तव में, एक संकर बैटरी नकारात्मक एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड और ऊपरवाला सार से एक ईंधन सेल रासायनिक ऊर्जा भंडारण सेल से मिलकर इलेक्ट्रोड है, क्योंकि यह गणना नहीं है एच 2नकारात्मक इलेक्ट्रोड की गुणवत्ता बैटरी के वजन को कम करती है और एमएन का उपयोग करती है 2+/ Mn 4+दो इलेक्ट्रॉन प्रतिक्रियाएं, एमएनओ होगा 2सैद्धांतिक क्षमता 616mAh / जी को बढ़ाने के लिए है, इसलिए हालांकि बैटरी की वोल्टेज केवल 1.3V इंटरनेट के बारे में है, लेकिन अभी भी बैटरी के एक उच्च विशिष्ट ऊर्जा प्राप्त है, लेकिन अब वहाँ कुछ समस्याओं, सभी सकारात्मक और नकारात्मक कार्बन के पहले महसूस किया वजन द्वारा उपयोग किया जाता है बड़े, गरीब wettability, बैटरी की विशिष्ट ऊर्जा को कम नैनो कार्बन एक इलेक्ट्रोड के रूप में एक पतली फिल्म से बना सामग्री में होगा, बैटरी की लागत को धक्का, और आगे के बाद से बैटरी एनोड हाइड्रोजन गैस पैदा करता है जब चार्ज एक हवाई (जैसे, अर के लिए आवश्यक है , एन 2गैस, आदि) एच उत्पादन करेंगे 2बैटरी लाओ, एच के निर्वहन के दौरान बैटरी की आपूर्ति जारी रखने की भी आवश्यकता है 2, बैटरी बैटरी के बाहर एक अतिरिक्त भंडारण की आवश्यकता है (एन 2) और एच 2इसका मतलब है, बैटरी प्रणाली के विशिष्ट ऊर्जा में कमी हो जाती है। वहाँ भी एक समस्या एच में निहित है 2सीओ, सीओ में थोड़ी सी मात्रा है 2(यह वर्तमान औद्योगिक प्रणाली एच है 2आम दोष), एक नकारात्मक उत्प्रेरक विषाक्तता को जन्म दे सकती बैटरी चक्र जीवन को प्रभावित करने, इन मुद्दों बैटरी के बाद के अनुकूलन में संबोधित करने की जरूरत है। लेकिन कुल मिलाकर यह एक बहुत ही रचनात्मक विचार है, अच्छा अनुकूलन द्वारा इसे प्रभावी ढंग से बैटरी की लागत को कम कर सकते हैं, बड़े पैमाने पर ऊर्जा भंडारण और बिजली के वाहनों को बढ़ावा देने के लिए एक बहुत ही महत्वपूर्ण महत्व है।
