Se espera que se construya un sistema de suministro de energía con bajas emisiones de carbono

2024-07-21 | Jerry Huang

El 15 de julio de 2024, la Comisión Nacional de Reforma y Desarrollo (NDRC) de China y la Administración Nacional de Energía (ANE) emitieron el “Programa de transformación y construcción de centrales eléctricas de carbón con bajas emisiones de carbono (2024-2027)”, que menciona que: Para 2025 , se iniciarán los proyectos de transformación con bajas emisiones de carbono de las primeras centrales eléctricas de carbón y se pondrá en aplicación un conjunto de tecnologías energéticas con bajas emisiones de carbono; Las emisiones de carbono de los proyectos relevantes se reducirán en aproximadamente un 20% por kilovatio-hora en comparación con las de 2023, incluso obviamente por debajo de las emisiones de carbono de las centrales eléctricas de carbón avanzadas existentes, explorando así una experiencia valiosa para las industrias limpias y bajas. -transformación de carbono de centrales eléctricas de carbón. Al adaptar la transformación con bajas emisiones de carbono de las unidades de energía de carbón existentes y la construcción de nuevas unidades de energía de carbón con bajas emisiones de carbono de manera coordinada, pretendemos acelerar la construcción de un nuevo sistema energético que sea limpio, con bajas emisiones de carbono, seguro y altamente eficiente.

Según las previsiones pertinentes, en 2030 las emisiones de CO2 de las centrales eléctricas de carbón ascenderán a unos 4.000 millones de toneladas. Por lo tanto, las tecnologías bajas en carbono de la industria energética del carbón son el apoyo clave para lograr el objetivo de China de '2030 - 2060 Carbon Peak & Carbon Neutral'. Entonces, ¿cómo podría la industria energética del carbón lograr la descarbonización?

01 Métodos de construcción y transformación de la descarbonización de la energía del carbón

Según el Programa de transformación y construcción de centrales eléctricas de carbón con bajas emisiones de carbono (2024-2027), existen tres formas específicas de transformar la energía del carbón en una de baja carbonización:

1, mezcla de biomasa. Utilizando recursos de biomasa como residuos agrícolas y forestales, plantas de residuos y cultivos de energía renovable, y teniendo en cuenta el suministro sostenible de recursos de biomasa, la seguridad, la flexibilidad, la eficiencia operativa y la viabilidad económica, las unidades de generación de energía alimentadas por carbón deben combinarse con biomasa. generación de energía. Después de la transformación y construcción, las centrales eléctricas de carbón deberían tener la capacidad de mezclar más del 10% de combustibles de biomasa, reduciendo así significativamente el consumo de carbón y las emisiones de carbono.

2, mezcla de amoníaco verde. Utilizando amoníaco verde mezclado con unidades de energía de carbón para generar electricidad y reemplazar parte del carbón. Las unidades de energía de carbón deberían tener la capacidad de quemar más del 10% de amoníaco verde después de la transformación y construcción, con el objetivo de reducir claramente el consumo de carbón y los niveles de emisiones de carbono.

3, Captura, utilización y almacenamiento de carbono. Adoptar métodos químicos, adsorción, membranas y otras tecnologías para separar y capturar el dióxido de carbono en los gases de combustión de las calderas de carbón. Capture, purifique y comprima dióxido de carbono mediante ajuste de presión y temperatura. Promover la aplicación de tecnologías geológicas como la conducción eficiente de petróleo por dióxido de carbono. Utilice tecnologías químicas como dióxido de carbono más hidrógeno para obtener metanol. Implementar almacenamiento geológico de dióxido de carbono de acuerdo a las condiciones locales.

02 Vías de transición hacia la energía basada en carbón con bajas emisiones de carbono

La expansión de las energías limpias, incluidas la energía hidroeléctrica, la energía eólica y la energía solar, es la clave para hacer realidad los planes de suministro de energía con bajas emisiones de carbono. Después de satisfacer la creciente demanda de energía, se necesita un mayor reemplazo de la energía de carbón existente para la transición a una energía baja en carbono. Después de 2030, la energía no fósil reemplazará a la energía de carbón existente y se convertirá en la mayor parte del suministro de energía; y después de 2050, la proporción de generación de energía a partir de carbón será inferior al 5% del suministro total de energía de China.

Según un estudio de la Universidad Renmin de China sobre las perspectivas de desarrollo de la transición de la energía a carbón con bajas emisiones de carbono en China, se puede dividir en los tres pasos siguientes:

1. De ahora en adelante hasta 2030, como período de preparación para la transición baja en carbono, la capacidad de energía del carbón seguirá creciendo moderadamente antes de 2030; al mismo tiempo, la nueva energía se convertirá en la mayor parte del aumento del suministro de energía y la proporción de energía eólica y solar. La capacidad instalada será superior al 40% en 2030.

2, Año 2030-2045 como período de transición rápida, después de 2030, la participación de la energía eólica y solar superará rápidamente la de la energía del carbón, convirtiéndose en la principal fuente de energía del sistema eléctrico. Las centrales eléctricas de carbón deben combinarse con tecnología de biomasa, CCUS y otras tecnologías limpias con bajas emisiones de carbono, para reducir así las emisiones de carbono.

3, Año 2045-2060 como período de fortalecimiento y mejora del suministro de energía, para 2050 la demanda de electricidad se saturará, la energía del carbón se transformará completamente en un suministro de energía de ajuste, sirviendo a la digestión y absorción de la principal energía de la energía eólica-solar. y proporcionar energía de emergencia y de repuesto.

A continuación se muestra un ejemplo de una base de poder en el desierto de Kubuqi. La capacidad total planificada de la base energética de Kubuqi es de 16 millones de kilovatios, incluida la energía fotovoltaica de 8 millones de kilovatios, la energía eólica de 4 millones de kilovatios y la capacidad avanzada de energía de carbón de alta eficiencia de 4 millones de kilovatios. Los proyectos de energía solar que se han construido son espectaculares, con 2 millones de kW de capacidad fotovoltaica instalada ya en funcionamiento. Si todos los proyectos se completan por completo, se estima que se podrán suministrar alrededor de 40 mil millones de kWh de electricidad a millones de familias al año, y la energía limpia representará más del 50% del total, lo que equivale a ahorrar alrededor de 6 millones de toneladas de energía. carbón estándar y reducir las emisiones de dióxido de carbono en aproximadamente 16 millones de toneladas al año. Está previsto que estén en camino más bases de energía limpia. Se construyen por primera vez paneles solares Paneles solares un año después Base de energía solar cinco años después

En cuanto a los vehículos eléctricos y su infraestructura de carga, según las estadísticas, a finales de mayo de 2024, el número total de infraestructuras de carga de vehículos eléctricos había acumulado 9,92 millones de unidades en toda China, un aumento interanual del 56 %. Entre ellos, las instalaciones de carga públicas y el sector privado aumentaron a 3,05 millones de unidades y 6,87 millones respectivamente, con tasas de crecimiento del 46% y 61% interanual respectivamente. Esto significa que China ha construido la red de infraestructura de carga más grande del mundo, cubriendo el área de servicio y la gama de tipos de carga más amplia.

Lanzamiento de un método ecológico, altamente eficiente y económico para reciclar LCO y LIB ternarios

2023-09-16 | Jerry Huang

Nota del editor: Las baterías de iones de litio ahora se utilizan ampliamente en una variedad de dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de red. La demanda mundial de baterías de iones de litio sigue creciendo significativamente. Se estima que para 2030, el volumen global de baterías de iones de litio gastadas superará los 11 millones de toneladas, lo que se convertirá en una enorme fuente de contaminación que podría amenazar gravemente el medio ambiente y la salud pública. Al mismo tiempo, la creciente demanda de baterías de iones de litio se traduce en una creciente demanda de litio y cobalto. Por otro lado, el contenido de litio y cobalto en los cátodos LIB llega al 15% y 7% en peso, respectivamente, mucho más alto que el de los minerales y las salmueras. Por lo tanto, la recuperación de elementos metálicos en cátodos LIB gastados es de gran importancia ambiental, social y económica. Actualmente, la recuperación de baterías de iones de litio se divide principalmente en tres pasos: pretratamiento, extracción de metales y separación de metales. En la investigación y desarrollo de la etapa de extracción de metales del proceso de reciclaje, el proceso hidrometalúrgico es una de las opciones más viables debido a su alta tasa de lixiviación de metales y la pureza satisfactoria de los productos recuperados. Sin embargo, el proceso no es tan respetuoso con el medio ambiente ni muy económico, porque el uso de ácidos inorgánicos genera subproductos peligrosos; mientras que los ácidos orgánicos requieren agentes reductores adicionales o tiempos de reacción más largos y temperaturas más altas para la recuperación del metal.

Los investigadores del equipo de Zhong Lin Wang nos presentan un posible método ecológico, altamente eficiente y económico para reciclar LIB, incluidas las baterías de óxido de cobalto y litio (LCO) y las baterías de litio ternarias.

Abstracto

Con la tendencia mundial hacia la neutralidad de carbono, la demanda de baterías de iones de litio (LIB) aumenta continuamente. Sin embargo, los métodos actuales de reciclaje de LIB gastados necesitan mejoras urgentes en términos de respeto al medio ambiente, costo y eficiencia. Aquí proponemos un método mecanocatalítico, denominado electrocatálisis de contacto, que utiliza radicales generados por electrificación de contacto para promover la lixiviación del metal bajo la onda ultrasónica. También utilizamos SiO2 como catalizador reciclable en el proceso. Para las baterías de óxido de litio y cobalto (III), la eficiencia de lixiviación alcanzó el 100% para el litio y el 92,19% para el cobalto a 90 °C en 6 horas. Para las baterías ternarias de litio, las eficiencias de lixiviación de litio, níquel, manganeso y cobalto alcanzaron el 94,56%, 96,62%, 96,54% y 98,39% a 70 °C, respectivamente, en 6 horas. Anticipamos que este método puede proporcionar un enfoque ecológico, de alta eficiencia y económico para el reciclaje de LIB, satisfaciendo la demanda cada vez mayor de producciones de LIB.

Referencia

https://doi.org/10.1038/s41560-023-01348-y

Lanzamiento de un método eficiente, ecológico y económico para reciclar baterías LFP

2023-09-16 | Jerry Huang

Nota del editor: Las baterías de iones de litio ahora se utilizan ampliamente en una variedad de dispositivos electrónicos, vehículos eléctricos y almacenamiento de energía a escala de red. La demanda mundial de baterías de iones de litio sigue creciendo significativamente. Se estima que para 2030, el volumen global de baterías de iones de litio gastadas superará los 11 millones de toneladas, lo que se convertirá en una enorme fuente de contaminación que podría amenazar gravemente el medio ambiente y la salud pública. Al mismo tiempo, la creciente demanda de baterías de iones de litio se traduce en una creciente demanda de litio y cobalto. Por otro lado, el contenido de litio y cobalto en los cátodos LIB llega al 15% y 7% en peso, respectivamente, mucho más alto que el de los minerales y las salmueras. Por lo tanto, la recuperación de elementos metálicos en cátodos LIB gastados es de gran importancia ambiental, social y económica. Actualmente, la recuperación de baterías de iones de litio se divide principalmente en tres pasos: pretratamiento, extracción de metales y separación de metales. En la investigación y desarrollo de la etapa de extracción de metales del proceso de reciclaje, el proceso hidrometalúrgico es una de las opciones más viables debido a su alta tasa de lixiviación de metales y la pureza satisfactoria de los productos recuperados. Sin embargo, el proceso no es tan respetuoso con el medio ambiente ni muy económico, porque el uso de ácidos inorgánicos genera subproductos peligrosos; mientras que los ácidos orgánicos requieren agentes reductores adicionales o tiempos de reacción más largos y temperaturas más altas para la recuperación del metal.

Los investigadores del equipo de Zhong Lin Wang nos presentan un posible método ecológico, altamente eficiente y económico para reciclar LIB, especialmente baterías LFP.

Abstracto

El reciclaje de baterías de fosfato de hierro y litio (LFP), que representan más del 32% de la cuota de mercado mundial de baterías de iones de litio (LIB), ha despertado la atención debido a los valiosos recursos de elementos y las preocupaciones medioambientales. Sin embargo, las tecnologías de reciclaje de última generación, que normalmente se basan en métodos electroquímicos o de lixiviación química, tienen problemas críticos como procedimientos tediosos, un enorme consumo de productos químicos/electricidad y contaminación secundaria. Aquí, presentamos un innovador sistema autoalimentado compuesto por un reactor de reciclaje LIB electroquímico y un nanogenerador triboeléctrico (TENG) para reciclar LFP gastado. En el reactor de reciclaje electroquímico LIB, el par Cl-/ClO- generado electroquímicamente en una solución de NaCl se adopta como mediador redox para descomponer el LFP en FePO4 y Li+ a través de la reacción redox sin productos químicos adicionales. Además, un TENG que utiliza componentes desechados de LIB, incluidas carcasas, películas de aluminio y plástico y colectores de corriente, está diseñado para minimizar drásticamente los contaminantes secundarios. Además, TENG aprovecha la energía eólica y ofrece una potencia de 0,21 W para alimentar el sistema de reciclaje electroquímico y cargar las baterías. Por lo tanto, el sistema propuesto para reciclar LFP gastado exhibe una alta pureza (Li2CO3, 99,70% y FePO4, 99,75%), características autoalimentadas, un procedimiento de tratamiento simplificado y una alta rentabilidad, lo que puede promover la sostenibilidad de las tecnologías LIB.

Referencia

http://dx.doi.org/10.1039/D3EE01156A

Baterías de iones de litio de carga rápida 50C con un ánodo de grafito

2022-11-01 |

Resumen

Las baterías de iones de litio han incursionado en el mercado de vehículos eléctricos con altas densidades de energía, pero todavía sufren de una cinética lenta limitada por el ánodo de grafito. Aquí, se diseñan electrolitos que permiten una carga extremadamente rápida (XFC) de un ánodo de grafito de tamaño micro sin revestimiento de Li. La caracterización integral y las simulaciones sobre la difusión de Li+ en el electrolito a granel, el proceso de transferencia de carga y la interfase de electrolito sólido (SEI) demuestran que la alta conductividad iónica, la baja energía de desolvatación de Li+ y la SEI protectora son esenciales para XFC. En base al criterio, se diseñan dos electrolitos de carga rápida: LiFSI de 1,8 m de bajo voltaje en 1,3-dioxolano (para células de grafito LiFePO4||) y LiPF6 de 1,0 m de alto voltaje en una mezcla de carbonato de 4-fluoroetileno y acetonitrilo (7:3 por volumen) (para células de grafito LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||). El electrolito anterior permite que el electrodo de grafito alcance 180 mAh g-1 a 50 C (1C = 370 mAh g-1), que es 10 veces mayor que la de un electrolito convencional. Este último electrolito permite que las celdas de grafito LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2|| (2 mAh cm−2, relación N/P = 1) proporcionen una capacidad reversible récord de 170 mAh g−1 con una carga de 4 C y una descarga de 0,3 C. . Este trabajo revela los mecanismos clave para XFC y proporciona principios instructivos de diseño de electrolitos para LIB prácticos de carga rápida con ánodos de grafito.

Referencias

1. https://doi.org/10.1002/adma.202206020

Se informa que la batería de iones de litio de alta densidad energética y alto voltaje es económica y no contiene metales

2022-07-10 | Jerry Huang

Nota del editor: los investigadores informan sobre un avance electroquímico de alto voltaje y alta densidad de energía de la batería de iones de litio que es económico y no contiene metales (respetuoso con el medio ambiente). Esta batería de iones de litio orgánica de clase 4 V presenta una alta capacidad teórica y alto voltaje, mientras que sus materiales prácticos de cátodo y electrolitos permanecen sin explorar.

¿Son las moléculas pequeñas orgánicas activas redox aplicables a los cátodos de baterías de iones de litio de alto voltaje (>4 V)?

Por: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Publicado por primera vez: 10 de marzo de 2022 en Advanced Science

4 baterías de iones de litio orgánicas Clase V

Si bien las baterías orgánicas de iones de litio han atraído una gran atención debido a sus altas capacidades teóricas, los materiales de cátodos orgánicos de alto voltaje siguen sin explorarse. En el artículo número 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma y colaboradores informan sobre la electroquímica del ácido crocónico a alto voltaje. Las investigaciones teóricas y experimentales confirman que los dos enolatos en ácido crocónico muestran alrededor de 4 V redox, que pueden utilizarse para el almacenamiento de energía.

Resumen

Si bien las baterías orgánicas han atraído una gran atención debido a sus altas capacidades teóricas, los materiales activos orgánicos de alto voltaje (> 4 V vs Li/Li+) siguen sin explorarse. Aquí, los cálculos de la teoría funcional de la densidad se combinan con mediciones de voltamperometría cíclica para investigar la electroquímica del ácido crocónico (CA) para su uso como material de cátodo de batería de iones de litio en electrolitos de dimetilsulfóxido y γ-butirolactona (GBL). Los cálculos DFT demuestran que la sal de dilitio CA (CA–Li2) tiene dos grupos de enolato que experimentan reacciones redox por encima de 4,0 V y una densidad de energía teórica a nivel de material de 1949 Wh kg–1 para almacenar cuatro iones de litio en GBL, superando el valor de ambos materiales catódicos inorgánicos convencionales y orgánicos conocidos. Las mediciones de voltamperometría cíclica revelan una reacción redox altamente reversible por parte del grupo enolato a ≈4 V en ambos electrolitos. Las pruebas de rendimiento de la batería de CA como cátodo de batería de iones de litio en GBL muestran dos mesetas de voltaje de descarga a 3,9 y 3,1 V, y una capacidad de descarga de 102,2 mAh g–1 sin pérdida de capacidad después de cinco ciclos. Con los voltajes de descarga más altos en comparación con las moléculas pequeñas orgánicas de última generación conocidas, CA promete ser un candidato principal de material de cátodo para futuras baterías orgánicas de iones de litio de alta densidad de energía.

Referencias:

1. https://doi.org/10.1002/advs.202200187

Se revela una tecnología innovadora de LFP a baja temperatura

2022-04-19 | Jerry Huang

El 15 de abril, un equipo de I+D de Changzhou Liyuan New Energy Co anunció en Nanjing que la empresa había logrado un avance tecnológico en el material del cátodo LFP, que mejoró significativamente el rendimiento de LFP, así como la velocidad de carga, a baja temperatura.

Un EV alimentado por una batería LFP convencional tiene su propia desventaja obvia de ansiedad por el alcance, es decir, su alcance suele ser alrededor del 50% de su rango NEDC / WLTP / EPA declarado a bajas temperaturas como -20 ℃.

Se afirma que el nuevo material LFP, "LFP-1", fue desarrollado por más de 20 expertos en I+D de su Centro de Investigación de Shenzhen después de más de 2000 experimentos repetidos en ocho años y el equipo de I+D ha ganado 5 patentes con él.

Se informa que el rendimiento innovador de "LFP-1" se logra mediante el establecimiento de canales de transporte de iones de litio de alta velocidad dentro del material del cátodo junto con tecnología de "esferas de energía" de última generación; y las características materiales:

• Aumento de la tasa de capacidad de descarga de la batería LFP del 55 % al 85 % a -20 ℃ grados, y de casi cero al 57 % a -40 ℃ grados.

• Consigue una autonomía de 500 kilómetros en tan solo 15 minutos con carga rápida de tasa 4C. En comparación, un vehículo eléctrico alimentado por una batería LFP convencional suele necesitar una carga rápida de 40 minutos para alcanzar una autonomía de unos 550 kilómetros.

¿Será el sodio la próxima solución?

2022-04-08 | Jerry Huang

En 2020, los involucrados en el mercado de vehículos eléctricos especulaban con entusiasmo que la disminución del costo de las baterías de litio traería un rápido crecimiento de las ventas de vehículos eléctricos en todo el mundo, y realmente lo hizo.

Cuando se trata del primer trimestre de 2022, la mayoría de nosotros simplemente no estamos listos para enfrentar la "locura de marzo", dijo el Sr. Jow Lowry de Global Lithium LLC, sobre un aumento dramático en el precio del carbonato de litio y el hidróxido de litio en febrero y principios. Marzo. Sin embargo, cree que los altos precios del litio no crearán una destrucción de la demanda del mercado de vehículos eléctricos. “Tenemos altos precios del litio por la falta de inversión que ha creado el desequilibrio oferta-demanda. No creo que esto vaya a destruir la demanda. Creo que es, dicho más correctamente, adelantará la demanda. La revolución de los vehículos eléctricos se verá limitada en esta década por la falta de suministro de litio. No hay duda de eso ahora”, dice el Sr. Jow Lowry.

A pesar de los precios récord del litio, muchos otros materiales para baterías, como el níquel, el cobalto y el aluminio, también experimentaron una ola histórica de aumento de precios en el primer trimestre de este año, lo que resultó en un aumento continuo del costo de la batería y más de 20 anuncios de fabricantes de equipos originales (OEM) de sus vehículos eléctricos. aumento de precio en marzo de 2022.

Entonces, ¿hacia dónde se dirige la batería de litio? Algunos expertos dicen que las baterías de litio irán a EV de gama media y alta, electrónica de consumo, vehículos marinos eléctricos y vehículos aéreos, etc.

¿Qué pasa con el nivel de entrada de EV y el almacenamiento de energía? ¿Serán las baterías químicas de sodio otra opción para ellos? Hay abundante sodio y otros recursos en la tierra para las baterías de sodio, que se cree que son económicas y respetuosas con el medio ambiente. ¿Existen otras soluciones de batería que sean altamente escalables? Esperemos y veamos qué avances de investigación vendrán después.

Carrera de química celular: sistemas de litio vs sodio

2021-12-08 | Jerry Huang

La investigación dedicada a las baterías de litio-azufre (Li / S ₈ ) y de litio-oxígeno (Li / O ₂ ) a temperatura ambiente ha aumentado significativamente en los últimos diez años. La carrera por desarrollar tales sistemas celulares está motivada principalmente por la altísima densidad de energía teórica y la abundancia de azufre y oxígeno. Sin embargo, la química celular es compleja y el progreso hacia el desarrollo práctico de dispositivos sigue obstaculizado por algunos problemas clave fundamentales, que actualmente se están abordando mediante numerosos enfoques.

Sorprendentemente, no se sabe mucho sobre los sistemas de baterías análogos a base de sodio, aunque las baterías de Na / S ₈ y Na / NiCl _{2 de} alta temperatura ya comercializadas sugieren que una batería recargable a base de sodio es factible a gran escala. Además, la abundancia natural de sodio es un beneficio atractivo para el desarrollo de baterías basadas en componentes de bajo costo.

Esta revisión proporciona un resumen del conocimiento más avanzado sobre baterías de litio-azufre y litio-oxígeno y una comparación directa con los sistemas análogos de sodio. Las propiedades generales, los principales beneficios y desafíos, las estrategias recientes para mejorar el rendimiento y las pautas generales para un mayor desarrollo se resumen y se discuten críticamente. En general, la sustitución de sodio por litio tiene un fuerte impacto en las propiedades generales de la reacción de la celda y, por lo tanto, se pueden esperar diferencias en el transporte de iones, estabilidad de fase, potencial de electrodo, densidad de energía, etc.

Si estas diferencias beneficiarán a una química celular más reversible sigue siendo una cuestión abierta, pero algunos de los primeros informes sobre las _{células de Na / S 8} y Na / O _{2 a} temperatura ambiente ya muestran algunas diferencias interesantes en comparación con las establecidas Li / S ₈ y Sistemas Li / O _2.

Las baterías recargables de iones de litio (LIB) se han convertido rápidamente en la forma más importante de almacenamiento de energía para todas las aplicaciones móviles desde su comercialización a principios de la década de 1990. Esto se debe principalmente a su inigualable densidad de energía que supera fácilmente a otros sistemas de baterías recargables como el hidruro metálico o el plomo-ácido. Sin embargo, la necesidad constante de almacenar electricidad de forma aún más segura, más compacta y asequible requiere una investigación y un desarrollo continuos.

La necesidad de un almacenamiento de energía estacionario y económico se ha convertido en un desafío adicional, que también desencadena la investigación sobre baterías alternativas. Los principales esfuerzos se dirigen hacia la mejora continua de las diferentes tecnologías de iones de litio mediante un envasado y un procesamiento más eficientes, mejores electrolitos y materiales de electrodos optimizados, por ejemplo. Aunque se ha logrado un progreso significativo con respecto a la densidad de potencia durante los últimos años, el aumento en la densidad de energía (volumétrica y gravimétrica) fue relativamente pequeño. En la Figura 1 se muestra una comparación de diferentes tecnologías de baterías con respecto a sus densidades de energía.

Figura 1: Densidades de energía teóricas y prácticas (estimadas) de diferentes baterías recargables: Pb – ácido - plomo ácido, NiMH - hidruro metálico de níquel, ion-Na - estimación derivada de datos para ion-litio asumiendo un voltaje de celda ligeramente más bajo, Li- ion - promedio sobre diferentes tipos, HT-Na / S ₈ - batería de sodio-azufre de alta temperatura, Li / S ₈ y Na / S ₈ - batería de litio-azufre y sodio-azufre asumiendo Li ₂ S y Na2S como productos de descarga, Li / O ₂ y Na / O ₂ - batería de litio-oxígeno (los valores teóricos incluyen el peso del oxígeno y dependen de la estequiometría del producto de descarga supuesto, es decir, óxido, peróxido o superóxido). Tenga en cuenta que los valores para las densidades de energía prácticas pueden variar en gran medida según el diseño de la batería (tamaño, alta potencia, alta energía, celda única o batería) y el estado de desarrollo. Todos los valores de densidades de energía prácticas se refieren al nivel de la celda (excepto Pb-ácido, 12 V). Los valores para las _{baterías Li / S 8} y Li / O ₂ se tomaron de la literatura (citada en el texto principal) y se utilizan para estimar las densidades de energía para las celdas de _{Na / S 8} y Na / O _2. De las tecnologías anteriores, hasta la fecha solo se han comercializado las tecnologías de plomo-ácido, NiMH, Li-ion y Na / S _{8 de alta temperatura.}

Referencias:

1. https://www.beilstein-journals.org/bjnano/articles/6/105

Tetrafluoroborato de litio (LiBF4) como aditivo electrolítico para baterías de iones de litio

2021-12-05 | Jerry Huang

Se investiga el tetrafluoroborato de litio (LiBF ₄ ) utilizado como aditivo electrolítico para mejorar el rendimiento cíclico de LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ / celda de grafito (NMC532) a un voltaje de funcionamiento más alto.

Con la adición de 1.0% en peso de LiBF4 al electrolito, la capacidad de retención de la batería de iones de litio después de 100 ciclos mejoró enormemente de 29.2% a 90.1% en el voltaje de 3.0 V-4.5 V. operación de voltaje, se examinan las propiedades que incluyen el rendimiento de la celda, el comportamiento de impedancia así como las características de las propiedades interfaciales del electrodo.

Se encuentra que es probable que LiBF4 participe en la formación de la película de interfaz en ambos electrodos. Los rendimientos mejorados de la celda se atribuyen a la modificación de los componentes de la capa de interfaz en el ánodo de grafito y el cátodo LiNi _0.5 Co _0.2 Mn _0.3 O ₂ , lo que conduce a reducir la impedancia interfacial.

Fuente: Zuo, Xiaoxi & Fan, Chengjie & Liu, Jiansheng & Xiao, Xin & Wu, Junhua & Nan, Junmin. (2013). Tetrafluoroborato de litio como aditivo electrolítico para mejorar el rendimiento de alto voltaje de la batería de iones de litio. Revista de la Sociedad Electroquímica. 160. A1199-A1204. 10.1149 / 2.066308jes. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.066308jes

Difluorofosfato de litio frente a difluorofosfato de sodio como aditivos de electrolitos de iones de litio

2021-11-24 | Jerry Huang

El difluorofosfato de litio (LiDFP, LFO) es muy útil como aditivo electrolítico para mejorar el rendimiento del ciclo de vida de la batería de iones de litio y la retención de la capacidad de descarga a alta temperatura, así como para reducir la autodescarga. ¿Mientras que el difluorofosfato de sodio tiene un rendimiento similar en la celda de batería NMC532? Echemos un vistazo a un artículo publicado en Journal of The Electrochemical Society en 2020.

Conclusión: Se sintetizaron y evaluaron tres nuevos aditivos de electrolitos de sales de difluorofosfato en celdas de bolsa de grafito / NMC532. El difluorofosfato de amonio (AFO) se prepara fácilmente mediante una reacción de sobremesa en estado sólido de fluoruro de amonio y pentóxido de fósforo que solo requiere un calentamiento suave para iniciarse. El mejor rendimiento de difluorofosfato de sodio (NaFO) en el presente estudio se obtuvo haciendo reaccionar ácido difluorofosfórico y carbonato de sodio en 1,2-diemetoxietano sobre tamices moleculares de 3 Å, un agente desecante muy fuerte. Se preparó difluorofosfato de tetrametilamonio (MAFO) a partir de NaFO mediante intercambio catiónico con cloruro de tetrametilamonio.

Se informa que el NaFO es un aditivo electrolítico muy bueno, con un rendimiento similar en las celdas NMC532 / gr como el aditivo de difluorofosfato de litio (LFO) más conocido, cada uno de los cuales muestra una retención de la capacidad de descarga de ~ 90% después de más de 1,500 ciclos a 40 ° C. La estabilidad a largo plazo durante el ciclo entre 3,0 y 4,3 V se compara favorablemente con las células de referencia de DTD al 1% de 2% VC al 1% informadas por Harlow et al., Que tienen una capacidad de retención de ~ 94% después de 1500 ciclos. La naturaleza beneficiosa de ambos aditivos se atribuye al anión difluorofosfato. Por el contrario, AFO y MAFO son aditivos electrolíticos deficientes. Se sugiere que esto se debe a la formación de nitruro de litio para el primero. Se desconoce por qué los cationes tetrametilamonio tienen un efecto negativo sobre la estabilidad celular.

Referencias:

1. Síntesis y evaluación de aditivos de electrolitos de sal de difluorofosfato para baterías de iones de litio, Revista de la Sociedad Electroquímica, 2020167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken y JR Dahn