01 Батареяҳои литий-ҳаво ва батареяҳои литий-сулфур чист?
① Батареяи ли-ҳаво
Батареяи литий-ҳаво оксигенро ҳамчун реактиви электроди мусбат ва литийи металлиро ҳамчун электроди манфӣ истифода мебарад.Он зичии баланди энергияи назариявӣ (3500wh/kg) дорад ва зичии воқеии энергетикии он метавонад ба 500-1000wh/кг мерасад, ки аз системаи муқаррарии батареяи литий-ион хеле баландтар аст.Батареяҳои литий-ҳавоӣ аз электродҳои мусбат, электролитҳо ва электродҳои манфӣ иборатанд.Дар системаҳои батареяҳои обӣ, оксигени пок дар айни замон ҳамчун гази реаксия истифода мешавад, аз ин рӯ батареяҳои литий-ҳаворо инчунин батареяҳои литий-оксиген номидан мумкин аст.
Дар соли 1996, Иброҳим ва дигарон.дар лаборатория аввалин батареяи беобй литий-хаворо бомуваффакият васл кард.Баъд тадкикотчиён ба реак-цияи дохилии электрохимиявй ва механизми батареяхои литий-хавоии гайриобй диккат доданд;соли 2002, Read et al.муайян кард, ки кори электрохимиявии батареяхои литий-хаво ба халкунандаи электролит ва материалхои катодии хаво вобаста аст;дар 2006, Огасавара ва дигарон.Масс-спектрометрро истифода бурда, бори аввал исбот карда шуд, ки Li2O2 оксид шуда, дар вақти пуркунии барқ оксиген хориҷ мешавад, ки ин бозгашти электрохимиявии Li2O2-ро тасдиқ кард.Аз ин рӯ, батареяҳои литий-ҳаво таваҷҷӯҳи зиёд ва рушди босуръат гирифтанд.
② Батареяи литий-сульфур
Батареяи литий-сульфур як системаи батареяи дуюмдараҷаест, ки ба реаксияи баръакси сулфури иқтидори баланд (1675 мАч/г) ва металли литий (3860 мАч/г) асос ёфтааст, ки шиддати миёнаи разряд тақрибан 2,15 В мебошад.Зичии энергияи назариявии он метавонад ба 2600 ватт/кг мерасад.Ашьёи хоми он бартарихои арзон ва аз чихати экологй тоза будани онро дорад, бинобар ин вай имкониятхои калони тараккиёт дорад.Ихтироъ кардани батареяҳои литий-сульфурро метавон ба солҳои 1960, вақте ки Ҳерберт ва Улам барои патенти батарея муроҷиат карданд, мушоҳида кард.Дар прототипи ин батареяи литий-олтингугирд хӯлаи литий ё литий ҳамчун маводи электроди манфӣ, сулфур ҳамчун маводи электроди мусбат ва аз аминҳои тофта алифатӣ иборат буд.аз электролит.Пас аз чанд сол, батареяҳои литий-сульфурӣ бо роҳи ҷорӣ кардани ҳалкунандаҳои органикӣ ба монанди PC, DMSO ва DMF такмил дода шуданд ва батареяҳои 2,35-2,5 В ба даст оварда шуданд.Дар охири солҳои 1980-ум, эфирҳо дар батареяҳои литий-сульфур муфид будани худро исбот карданд.Дар таҳқиқоти минбаъда, кашфи электролитҳои эфирӣ, истифодаи LiNO3 ҳамчун иловаи электролитӣ ва пешниҳоди электродҳои мусбати таркибии карбон / сулфур, авҷи таҳқиқоти батареяҳои литий-сулфурро боз карданд.
02 Принсипи кори батареяи литий-ҳаво ва батареяи литий-сулфур
① Батареяи ли-ҳаво
Мувофиқи ҳолати гуногуни электролитҳои истифодашаванда, батареяҳои литий-ҳаворо ба системаҳои обӣ, системаҳои органикӣ, системаҳои гибридии об-органикӣ ва батареяҳои литий-ҳавоии ҳама ҳолати сахт тақсим кардан мумкин аст.Дар байни онҳо, аз сабаби кам будани иқтидори батареяҳои литий-ҳавоӣ бо истифода аз электролитҳои обӣ, мушкилот дар ҳифзи металли литий ва бозгашти сусти система, батареяҳои органикии литий-ҳавоӣ ва ҳама ҳолати сахти литий-ҳаво. батареяхо дар айни замон васеътар истифода бурда мешаванд.Тадқиқот.Батареяҳои литий-ҳавои ғайриобӣ бори аввал аз ҷониби Иброҳим ва З.Цзян дар соли 1996 пешниҳод карда шуданд. Муодилаи реаксияи разряд дар расми 1 нишон дода шудааст. Реаксияи барқкунӣ баръакс аст.Электролит асосан электролитҳои органикӣ ё электролитҳои сахтро истифода мебарад ва маҳсулоти холӣ асосан Li2O2 аст, маҳсулот дар электролит ҳалнашаванда аст ва ба осонӣ дар электроди мусбати ҳаво ҷамъ мешавад, ки ба иқтидори разряди батареяи литий-ҳаво таъсир мерасонад.
Батареяҳои литий-ҳаво бартариҳои зичии баланди энергия, муҳити зист ва нархи паст доранд, аммо тадқиқоти онҳо ҳанӯз дар марҳилаи ибтидоӣ қарор дорад ва мушкилоти зиёде бояд ҳал карда шаванд, ба монанди катализи реаксияи коҳиши оксиген, гузариши оксиген ва гидрофобияи электродхои хаво, аз кор мондани электродхои хаво ва гайра.
② Батареяи литий-сульфур
Батареяҳои литий-сулфур асосан ҳамчун маводи электроди мусбати батарея пайвастагиҳои элементарии сулфур ё сулфурро истифода мебаранд ва литийи металлӣ асосан барои электроди манфӣ истифода мешавад.Дар ҷараёни разряд, литийи металлӣ, ки дар электроди манфӣ ҷойгир аст, оксид мешавад, то як электронро гум кунад ва ионҳои литий тавлид кунад;пас электронхо ба воситаи занчири беруна ба электроди мусбат мегузарад ва ионхои хосилшудаи литий низ ба воситаи электролит ба электроди мусбат гузаронда, бо сулфур реаксия карда, полисульфид хосил мекунанд.Литий (LiPSs) ва баъдан вокуниши минбаъда барои тавлиди сулфиди литий барои анҷом додани раванди разряд.Дар ҷараёни пуркунии барқ, ионҳои литий дар LiPSs тавассути электролит ба электроди манфӣ бармегарданд, дар ҳоле ки электронҳо тавассути занҷири беруна ба электроди манфӣ бармегарданд, то металли литийро бо ионҳои литий ташкил кунанд ва LiPSҳо дар электроди мусбат ба сулфур мубаддал мешаванд. раванди пуркунии барқ.
Раванди разряди аккумуляторҳои литийу сулфур асосан як реаксияи мураккаби электрохимиявии бисёрқадам, бисёрэлектронӣ ва бисёрфазавӣ дар катодҳои сулфур буда, LiPS-ҳои занҷири дарозии гуногун дар ҷараёни заряди разряд ба ҳамдигар табдил меёбанд.Дар рафти разряд реаксияе, ки дар электроди мусбат ба амал меояд, дар расми 2 ва реаксия дар электроди манфй дар расми 3 нишон дода шудааст.
Афзалиятхои аккумуляторхои литий-сульфур хеле равшананд, масалан, иктидори хеле баланди назариявй;дар мавод оксиген мавҷуд нест ва реаксияи эволютсияи оксиген рух намедиҳад, бинобар ин иҷрои бехатарӣ хуб аст;захираи сулфур фаровон ва сулфури элементарй арзон аст;аз ҷиҳати экологӣ тоза буда, заҳролудшавии кам дорад.Бо вуҷуди ин, батареяҳои литий-сульфур низ баъзе мушкилоти душвор доранд, ба монанди эффекти литий полисульфиди;изолятсияи сулфури элементарӣ ва маҳсулоти партови он;мушкилоти тағирёбии ҳаҷми калон;SEI ноустувор ва мушкилоти бехатарӣ, ки аз анодҳои литий ба вуҷуд меоянд;зуҳуроти худпартоӣ ва ғ.
Ҳамчун насли нави системаи батареяи дуюмдараҷа, батареяҳои литий-ҳаво ва батареяҳои литий-сулфур дорои арзишҳои иқтидори махсуси назариявии хеле баланд мебошанд ва таваҷҷӯҳи муҳаққиқон ва бозори дуюмдараҷаи батареяро ҷалб кардаанд.Дар айни замон ин ду аккумулятор бо бисьёр проблемахои илмию техникй дучор меоянд.Онҳо дар марҳилаи аввали таҳқиқоти рушди батарея қарор доранд.Илова бар иқтидори мушаххас ва устувории маводи катодҳои батарея, ки бояд минбаъд такмил дода шаванд, масъалаҳои асосӣ ба монанди бехатарии батарея низ бояд фавран ҳал карда шаванд.Дар оянда, ин ду намуди нави батареяҳо то ҳол ба такмили пайвастаи техникӣ ниёз доранд, то камбудиҳои онҳоро бартараф кунанд, то дурнамои васеътари татбиқро боз кунанд.
Вақти фиристодан: апрел-07-2023