01 Cad iad cadhnraí litiam-aeir agus cadhnraí litiam-sulfair?
① ceallraí Li-aer
Úsáideann an ceallraí litiam-aer ocsaigin mar imoibreoir leictreoid dhearfach agus litiam miotail mar an leictreoid diúltach.Tá dlús fuinnimh teoiriciúil ard aige (3500wh/kg), agus is féidir lena dhlús fuinnimh iarbhír 500-1000wh/kg a bhaint amach, atá i bhfad níos airde ná an gnáthchóras ceallraí litiam-ian.Tá cadhnraí litiam-aeir comhdhéanta de leictreoidí dearfacha, leictrilítí agus leictreoidí diúltacha.I gcórais ceallraí neamh-uiscí, úsáidtear ocsaigin íon faoi láthair mar an gás imoibrithe, agus mar sin is féidir cadhnraí litiam-aeir a dtugtar cadhnraí litiam-ocsaigin orthu freisin.
I 1996, Abraham et al.d'éirigh le chéile an chéad cheallraí litiam-aer neamh-uiscí sa tsaotharlann.Ansin thosaigh taighdeoirí ag tabhairt aird ar imoibriú leictriceimiceach inmheánach agus meicníocht cadhnraí litiam-aer neamh-uiscí;i 2002, Léigh et al.fuarthas amach go raibh feidhmíocht leictriceimiceach cadhnraí litiam-aeir ag brath ar na hábhair tuaslagóir leictrilít agus catóide aeir;i 2006, Ogasawara et al.úsáid Aifreann speictriméadar, cruthaíodh don chéad uair go raibh Li2O2 ocsaídithe agus scaoileadh ocsaigine le linn luchtaithe, rud a dhearbhaigh inchúlaitheacht leictriceimiceach Li2O2.Dá bhrí sin, fuair cadhnraí litiam-aeir go leor aird agus forbairt tapa.
② Ceallraí litiam-sulfair
Is córas ceallraí tánaisteach é ceallraí litiam-sulfair atá bunaithe ar imoibriú inchúlaithe sulfair ard-acmhainne (1675mAh / g) agus miotail litiam (3860mAh / g), le meánvoltas urscaoilte de thart ar 2.15V.Féadfaidh a dhlús fuinnimh teoiriciúil 2600wh/kg a bhaint amach.Tá na buntáistí a bhaineann le costas íseal agus cairdiúlacht don chomhshaol ag a chuid amhábhar, agus mar sin tá cumas forbartha mór aige.Is féidir aireagán cadhnraí litiam-sulfair a rianú siar go dtí na 1960idí, nuair a chuir Herbert agus Ulam iarratas isteach ar phaitinn ceallraí.D'úsáid fréamhshamhail an cheallraí litiam-sulfair seo cóimhiotal litiam nó litiam mar ábhar leictreoid diúltach, sulfair mar ábhar leictreoid dhearfach agus comhdhéanta de amines sáithithe alafatacha.de leictrilít.Cúpla bliain ina dhiaidh sin, feabhsaíodh cadhnraí litiam-sulfair trí thuaslagóirí orgánacha a thabhairt isteach mar PC, DMSO, agus DMF, agus fuarthas cadhnraí 2.35-2.5V.Faoi dheireadh na 1980idí, bhí sé cruthaithe go raibh éitear úsáideach i gcadhnraí litiam-sulfair.I staidéir ina dhiaidh sin, le fionnachtain leictrilítí éitear-bhunaithe, úsáid LiNO3 mar bhreiseán leictrilít, agus moladh leictreoidí dearfacha ilchodacha carbóin/sulfair tar éis borradh taighde a dhéanamh ar chadhnraí litiam-sulfair.
02 Prionsabal oibre ceallraí litiam-aeir agus ceallraí litiam-sulfair
① ceallraí Li-aer
De réir stáit éagsúla an leictrilít a úsáidtear, is féidir cadhnraí litiam-aeir a roinnt i gcórais uiscí, córais orgánacha, córais hibrideach uisce-orgánach, agus cadhnraí litiam-aeir uile-soladach.Ina measc, mar gheall ar chumas sonrach íseal cadhnraí litiam-aeir ag baint úsáide as electrolytes uisce-bhunaithe, deacrachtaí maidir le miotail litiam a chosaint, agus droch-inchúlaitheacht an chórais, cadhnraí litiam-aeir orgánacha neamh-uiscí agus litiam-aer uile-soladach. úsáidtear cadhnraí níos forleithne faoi láthair.Taighde.Mhol Abraham agus Z.Jiang cadhnraí litiam-aeir neamh-uiscí den chéad uair i 1996. Taispeántar an chothromóid imoibrithe urscaoilte i bhFíor 1. Is é an t-imoibriú muirir a mhalairt.Úsáideann an leictrilít leictrilít orgánach nó leictrilít soladach go príomha, agus is é an táirge urscaoilte Li2O2 den chuid is mó, tá an táirge dothuaslagtha sa leictrilít, agus is furasta a charnadh ar an leictreoid aer-dearfach, rud a dhéanann difear d'acmhainn urscaoilte na ceallraí litiam-aeir.
Tá na buntáistí a bhaineann le dlús fuinnimh ultra-ard, cairdiúlacht don chomhshaol, agus praghas íseal ag cadhnraí litiam-aeir, ach tá a gcuid taighde fós ina thús, agus tá go leor fadhbanna fós le réiteach, mar shampla catalysis imoibriú laghdaithe ocsaigine, an tréscaoilteacht ocsaigine agus hidreafóbacht leictreoidí aeir, agus díghníomhú leictreoidí aeir etc.
② Ceallraí litiam-sulfair
Úsáideann cadhnraí litiam-sulfair den chuid is mó sulfair eiliminteach nó comhdhúile sulfair-bhunaithe mar ábhar leictreoid dhearfach na ceallraí, agus úsáidtear litiam miotalach go príomha le haghaidh an leictreoid diúltach.Le linn an phróisis urscaoilte, déantar an litiam miotail atá suite ag an leictreoid dhiúltach a ocsaídiú chun leictreon a chailleadh agus ions litiam a ghiniúint;ansin aistrítear na leictreoin chuig an leictreoid dhearfach tríd an gciorcad seachtrach, agus aistrítear na hiain litiam a ghintear freisin chuig an leictreoid dhearfach tríd an leictrilít chun imoibriú le sulfair chun polasulfíde a fhoirmiú.Litiam (LiPSs), agus ansin imoibríonn tuilleadh chun suilfíd litiam a ghiniúint chun an próiseas urscaoilte a chríochnú.Le linn an phróisis muirir, filleann ions litiam i LiPSanna chuig an leictreoid diúltach tríd an leictrilít, agus filleann leictreoin chuig an leictreoid diúltach trí chiorcad seachtrach chun miotail litiam a fhoirmiú le hiain litiam, agus laghdaítear LiPSanna go sulfair ag an leictreoid dhearfach chun an leictreoid dhearfach a chomhlánú. próiseas muirir.
Is éard atá i bpróiseas urscaoilte cadhnraí litiam-sulfair imoibriú leictriceimiceach casta ilchéime, il-leictreon, il-chéim ar an gcatóid sulfair go príomha, agus déantar LiPSanna le faid slabhra éagsúla a chlaochlú ina chéile le linn an phróisis urscaoilte muirir.Le linn an phróisis urscaoilte, taispeántar an t-imoibriú a d'fhéadfadh tarlú ag an leictreoid dhearfach i bhFíor 2, agus taispeántar an t-imoibriú ag an leictreoid diúltach i bhFíor 3.
Tá na buntáistí a bhaineann le cadhnraí litiam-sulfair an-soiléir, mar shampla cumas teoiriciúil an-ard;níl aon ocsaigin san ábhar, agus ní bheidh imoibriú éabhlóid ocsaigine ann, mar sin tá an fheidhmíocht sábháilteachta maith;tá acmhainní sulfair flúirseach agus tá sulfair eiliminteach saor;tá sé neamhdhíobhálach don chomhshaol agus tá tocsaineacht íseal aige.Mar sin féin, tá roinnt fadhbanna dúshlánacha ag cadhnraí litiam-sulfair freisin, mar shampla an éifeacht tointeála polaisulfíd litiam;insliú sulfair eiliminteach agus a tháirgí scaoilte;fadhb na n-athruithe ar líon mór;na fadhbanna SEI éagobhsaí agus sábháilteacht de bharr anóidí litiam;feiniméan féin-urscaoilte, etc.
Mar ghlúin nua de chóras ceallraí tánaisteacha, tá luachanna acmhainne sonracha teoiriciúla an-ard ag cadhnraí litiam-aer agus cadhnraí litiam-sulfair, agus tá aird fhorleathan tarraingthe acu ó thaighdeoirí agus ón margadh ceallraí tánaisteach.Faoi láthair, tá an dá chadhnraí seo fós ag tabhairt aghaidh ar go leor fadhbanna eolaíocha agus teicniúla.Tá siad sa chéim taighde luath d'fhorbairt ceallraí.Chomh maith le cumas sonrach agus cobhsaíocht an ábhair catóide ceallraí is gá a fheabhsú tuilleadh, ní mór saincheisteanna tábhachtacha cosúil le sábháilteacht ceallraí a réiteach go práinneach freisin.Sa todhchaí, tá feabhas teicniúil leanúnach ag teastáil ón dá chineál cadhnraí nua seo chun deireadh a chur lena gcuid lochtanna d'fhonn ionchais iarratais níos leithne a oscailt.
Am poist: Apr-07-2023