01 Ki sa ki pil ityòm-lè ak pil ityòm-souf?
① Li-lè batri
Batri ityòm-lè a sèvi ak oksijèn kòm reyaktif elektwòd pozitif ak ityòm metal kòm elektwòd negatif.Li gen yon gwo dansite enèji teyorik (3500wh / kg), ak dansite aktyèl enèji li yo ka rive nan 500-1000wh / kg, ki se pi wo pase sistèm nan batri ityòm-ion konvansyonèl yo.Batri ityòm-lè yo konpoze de elektwòd pozitif, elektwolit ak elektwòd negatif.Nan sistèm batri ki pa akeuz, pi bon kalite oksijèn kounye a itilize kòm gaz reyaksyon an, kidonk pil ityòm-lè yo ka rele tou pil ityòm-oksijèn.
An 1996, Abraham et al.avèk siksè reyini premye batri ityòm-lè ki pa akeuz nan laboratwa a.Lè sa a, chèchè yo te kòmanse peye atansyon sou reyaksyon elektwochimik entèn ak mekanis nan pil ityòm-lè ki pa akeuz;an 2002, Read et al.te jwenn ke pèfòmans elektwochimik batri ityòm-lè depann de sòlvan elektwolit ak materyèl katod lè;an 2006, Ogasawara et al.itilize espektromèt Mass, li te pwouve la pou premye fwa ke Li2O2 te soksid ak oksijèn te lage pandan chaje, ki konfime revèrsibilite nan elektwochimik nan Li2O2.Se poutèt sa, pil ityòm-lè te resevwa anpil atansyon ak devlopman rapid.
② Lityòm-souf batri
Batri ityòm-souf se yon sistèm batri segondè ki baze sou reyaksyon revèsib nan gwo kapasite espesifik souf (1675mAh / g) ak metal ityòm (3860mAh / g), ak yon vòltaj egzeyat mwayèn apeprè 2.15V.Dansite enèji teyorik li ka rive nan 2600wh/kg.Matyè premyè li yo gen avantaj ki genyen nan pri ki ba ak zanmitay anviwònman an, kidonk li gen gwo potansyèl devlopman.Envansyon nan pil ityòm-souf ka remonte nan ane 1960 yo, lè Herbert ak Ulam te aplike pou yon patant batri.Pwototip batri ityòm-souf sa a te itilize ityòm oswa alyaj ityòm kòm materyèl elektwòd negatif, souf kòm materyèl elektwòd pozitif ak konpoze de amine satire alifatik.nan elektwolit.Kèk ane pita, pil ityòm-souf yo te amelyore lè yo te entwodwi solvang òganik tankou PC, DMSO, ak DMF, epi yo te jwenn pil 2.35-2.5V.Nan fen ane 1980 yo, etè yo te pwouve yo dwe itil nan pil ityòm-souf.Nan etid ki vin apre yo, dekouvèt elektwolit ki baze sou etè, itilizasyon LiNO3 kòm yon aditif elektwolit, ak pwopozisyon kabòn / souf konpoze elektwòd pozitif yo te louvri boom rechèch la nan pil ityòm-souf.
02 Prensip k ap travay nan batri ityòm-lè ak batri ityòm-souf
① Li-lè batri
Dapre diferan eta elektwolit yo itilize a, pil ityòm-lè yo ka divize an sistèm akeuz, sistèm òganik, sistèm ibrid dlo-òganik, ak tout-eta solid ityòm-lè pil.Pami yo, akòz kapasite espesifik batri ityòm-lè ki ba yo lè l sèvi avèk elektwolit dlo ki baze sou, difikilte pou pwoteje metal ityòm, ak pòv revèrsibilite nan sistèm nan, ki pa akeuz òganik ityòm-lè pil ak tout-eta solid ityòm-lè. batri yo pi lajman itilize kounye a.Rechèch.Batri ityòm-lè ki pa akeuz te premye pwopoze pa Abraham ak Z.Jiang an 1996. Yo montre ekwasyon reyaksyon egzeyat la nan Figi 1. Reyaksyon chaj la se opoze a.Elektwolit la sitou sèvi ak elektwolit òganik oswa elektwolit solid, ak pwodwi a egzeyat se sitou Li2O2, pwodwi a se solubl nan elektwolit la, epi li fasil akimile sou elektwòd la lè pozitif, ki afekte kapasite nan egzeyat nan ityòm-lè batri a.
Batri ityòm-lè gen avantaj ki genyen nan dansite enèji ultra-segondè, zanmitay anviwònman an, ak pri ki ba, men rechèch yo se toujou nan anfans li, epi gen toujou anpil pwoblèm yo dwe rezoud, tankou kataliz la nan reyaksyon rediksyon oksijèn, la. pèmeyabilite oksijèn ak idrofobisite nan elektwòd lè, ak dezaktivasyon nan elektwòd lè elatriye.
② Lityòm-souf batri
Batri ityòm-souf sitou itilize eleman souf oswa konpoze ki baze sou souf kòm materyèl elektwòd pozitif nan batri a, ak ityòm metalik se sitou itilize pou elektwòd negatif la.Pandan pwosesis egzeyat la, ityòm metal ki sitiye nan elektwòd negatif la soksid pou pèdi yon elèktron ak jenere iyon ityòm;Lè sa a, elektwon yo transfere nan elektwòd pozitif nan kous ekstèn lan, ak iyon ityòm yo pwodwi yo tou transfere nan elektwòd pozitif nan elektwolit la reyaji ak souf pou fòme polysulfide.Lityòm (LiPSs), ak Lè sa a, plis reyaji pou jenere ilfid ityòm pou konplete pwosesis egzeyat la.Pandan pwosesis chaje a, iyon ityòm nan LiPS yo retounen nan elektwòd negatif la atravè elektwolit la, pandan y ap elektwon yo retounen nan elektwòd negatif la atravè yon sikwi ekstèn pou fòme metal ityòm ak iyon ityòm, ak LiPS yo redwi a souf nan elektwòd pozitif la pou konplete. pwosesis chaje.
Pwosesis egzeyat pil ityòm-souf se sitou yon reyaksyon elektwochimik konplèks milti-etap, milti-elektron, milti-faz sou katod souf la, ak LiPS ki gen longè chèn diferan yo transfòme youn ak lòt pandan pwosesis chaj-egzeyat la.Pandan pwosesis egzeyat la, reyaksyon ki ka rive nan elektwòd pozitif la montre nan Figi 2, ak reyaksyon nan elektwòd negatif yo montre nan Figi 3.
Avantaj ki genyen nan pil ityòm-souf yo trè evidan, tankou trè wo kapasite teyorik;pa gen oksijèn nan materyèl la, ak reyaksyon evolisyon oksijèn pa pral rive, kidonk pèfòmans sekirite a bon;resous souf yo abondan ak souf elemantè bon mache;li se zanmitay anviwònman an e li gen toksisite ki ba.Sepandan, pil ityòm-souf tou gen kèk pwoblèm difisil, tankou efè navèt ityòm polysulfide;izolasyon nan souf elemantè ak pwodwi egzeyat li yo;pwoblèm nan nan chanjman volim gwo;SEI enstab ak pwoblèm sekirite ki te koze pa anod ityòm;fenomèn pwòp tèt ou egzeyat, elatriye.
Kòm yon nouvo jenerasyon sistèm batri segondè, pil ityòm-lè ak pil ityòm-souf gen anpil valè teyorik kapasite espesifik, epi yo te atire anpil atansyon nan men chèchè ak mache batri segondè.Kounye a, de pil sa yo toujou ap fè fas ak anpil pwoblèm syantifik ak teknik.Yo nan etap rechèch bonè nan devlopman batri.Anplis de kapasite espesifik ak estabilite materyèl katod batri a ki bezwen amelyore plis, pwoblèm kle tankou sekirite batri bezwen tou rezoud ijan.Nan lavni an, de nouvo kalite pil sa yo toujou bezwen amelyorasyon teknik kontinyèl pou elimine defo yo nan lòd yo louvri kandida aplikasyon pi laj.
Lè poste: Apr-07-2023