Menstabilkan interfasa elektrolit pepejal (SEI) kekal sebagai cabaran utama untuk anod bateri litium-ion berasaskan silikon. Mengaloi silikon dengan unsur sekunder seperti boron telah muncul sebagai strategi yang menjanjikan untuk meningkatkan hayat kitaran anod silikon, namun mekanisme asas masih tidak jelas. Untuk menangani jurang pengetahuan ini, cara kepekatan boron mempengaruhi prestasi bateri disiasat secara sistematik. Keputusan ini menunjukkan peningkatan hampir monotonik dalam hayat kitaran dengan kandungan boron yang lebih tinggi, dengan elektrod yang kaya dengan boron dengan ketara mengatasi silikon tulen. Selain itu, anod aloi silikon-boron mempamerkan hayat kalendar hampir tiga kali lebih lama daripada silikon tulen. Melalui analisis mekanistik terperinci, faktor penyumbang alternatif diketepikan secara sistematik, dan dicadangkan bahawa pempasifan yang lebih baik timbul daripada dipol kekal yang kuat pada permukaan nanozarah. Dipol ini, dibentuk oleh boron berasid yang kurang diselaraskan dan sangat Lewis, mencipta lapisan statik, padat ion yang menstabilkan antara muka elektrokimia, mengurangkan penguraian elektrolit parasit dan meningkatkan kestabilan jangka panjang. Penemuan ini mencadangkan bahawa, dalam rangka kerja SEI, lapisan berkembar elektrik merupakan pertimbangan penting dalam pempasifan permukaan. Wawasan ini menyediakan ruang parameter yang kurang diterokai untuk mengoptimumkan anod silikon dalam bateri lithium-ion generasi akan datang.
Nota editor: Bateri natrium logam adalah penting untuk storan tenaga berskala besar dan peranti elektronik mudah alih sebagai peranti storan tenaga dengan ketumpatan tenaga tinggi dan kos rendah. Walau bagaimanapun, prestasi elektrolit dan SEI mengehadkan hayat kitaran dan kadar cas/nyahcas bateri natrium-logam. Bagaimanakah LiTFSI membuat perbezaan dalam bateri natrium-logam? Berikut adalah contoh. Terima kasih kepada penyelidikan khas daripada pasukan Shuang Wan.
Abstrak
Membina interfasa elektrolit pepejal (SEI) yang kaya bukan organik dan teguh adalah salah satu pendekatan penting untuk meningkatkan prestasi elektrokimia bateri logam natrium (SMB). Walau bagaimanapun, kekonduksian yang rendah dan pengedaran bukan organik biasa dalam SEI mengganggu resapan Na+ dan mendorong pemendapan natrium yang tidak seragam. Di sini, kami membina SEI yang unik dengan tak organik konduktiviti tinggi yang bertaburan sama rata dengan memperkenalkan LiTFSI pengorbanan diri ke dalam elektrolit karbonat asas garam natrium. Kesan persaingan reduktif antara LiTFSI dan FEC memudahkan pembentukan SEI dengan bukan organik yang bertaburan sama rata. Di mana Li3N konduktif tinggi dan bukan organik menyediakan domain pengangkutan ion cepat dan tapak nukleasi fluks tinggi untuk Na+, dengan itu kondusif kepada pemendapan natrium yang cepat pada kadar yang tinggi. Oleh itu, SEI yang diperoleh daripada LiTFSI dan FEC membolehkan sel Na∥Na3V2(PO4)3 menunjukkan pengekalan kapasiti 89.15% (87.62 mA hg–1) pada kadar ultratinggi 60 C selepas 10,000 kitaran, manakala sel tanpa LiTFSI hanya menyampaikan pengekalan 48.44% walaupun selepas kitaran 80%. Selain itu, sel kantung Na∥Na3V2(PO4)3 dengan SEI khas memberikan pengekalan kapasiti yang stabil sebanyak 92.05% pada 10 C selepas 2000 kitaran. Reka bentuk SEI yang unik ini menjelaskan strategi baharu untuk mendorong PKS beroperasi di bawah keadaan kadar tinggi yang melampau.
Nota editor: Bagaimanakah LiTFSI, CAS: 90076-65-6, membantu dalam pembangunan bateri litium semua pepejal-sate berasaskan sulfida? Berikut adalah contoh. Terima kasih kepada penyelidikan luar biasa dari pasukan Fangyang Liu.
Abstrak
Tingkap elektrokimia sempit elektrolit sulfida boleh membawa kepada mekanisme kegagalan yang berbeza pada antara muka sisi katod dan anod. Pengenalan strategi pengubahsuaian yang berbeza untuk bahagian katod dan anod meningkatkan kerumitan proses fabrikasi untuk bateri litium semua keadaan pepejal berasaskan sulfida (ASSLBs). Dalam kerja ini, strategi pengubahsuaian bersepadu telah digunakan dengan memperkenalkan cengkerang litium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) semasa proses penapisan basah Li6PS5Cl (LPSC), yang berjaya membina antara muka terfluorinasi yang teguh pada kedua-dua bahagian katod dan anod secara serentak. Di bahagian anod litium, penurunan kekonduksian elektronik LiTFSI@LPSC dan penjanaan antara muka berfluorinasi secara berkesan menekan pertumbuhan dendrit litium, yang selanjutnya disahkan oleh pengiraan Teori Ketumpatan-Fungsian (DFT). Hasilnya, sel Li|LiTFSI@LPSC|Li menyedari ketumpatan arus kritikal sehingga 1.6 mA cm−2 dan prestasi berbasikal yang stabil selama 1500 jam pada 0.2 mA cm−2. Di bahagian katod, LiTFSI@LPSC bukan sahaja meningkatkan pengangkutan Li+ dalam katod komposit, tetapi juga cangkerang LiTFSI in situ terurai menjadi interfasa elektrolit katod berasaskan LiF (CEI). Pengekalan kapasiti mencapai 98.6 % selepas 500 kitaran pada 2C dengan LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83) pada voltan pemotongan tinggi 4.6 V. LiTFSI@LPSC yang difungsikan memudahkan pengubahsuaian antara muka menyeluruh, semua-dalam-satu untuk kedua-dua anod dan antara muka kejuruteraan supllfide berasaskan kejuruteraan yang ketara dalam ASSLBASS. sambil menyampaikan prestasi elektrokimia yang luar biasa.
Litium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), dengan formula molekul kimia C2F6LiNO4S2, ialah bahan organik kristal putih atau serbuk dengan kestabilan elektrokimia dan haba yang tinggi. Sebagai bahan tambahan elektrolit, LiTFSI boleh digunakan pada pelbagai sistem bateri seperti bateri litium primer, bateri litium sekunder dan bateri litium keadaan pepejal.
Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI), komponen utama dalam elektrolit bateri litium-ion, terkenal dengan kestabilan haba dan elektrokimia yang sangat baik. Melalui konfigurasi molekulnya yang unik, garam litium ini membina rangkaian anion pepejal dalam elektrolit, yang bukan sahaja mengurangkan kelikatan larutan dengan ketara, tetapi juga meningkatkan kadar ulang-alik ion litium secara mendadak. Sifat ini secara langsung diterjemahkan kepada kecekapan tinggi dalam proses pengecasan dan nyahcas bateri, menjadikan LiTFSI ideal untuk meningkatkan prestasi keseluruhan bateri litium-ion. Terutamanya dalam penyelidikan dan pembangunan bateri litium keadaan pepejal, LiTFSI menunjukkan potensi yang besar. Selain itu, ia menunjukkan prestasi yang sangat positif dalam penyelidikan Bateri Logam Sodium (SMB) dan dijangka memacu inovasi selanjutnya dalam teknologi bateri. Walau bagaimanapun, kestabilan prestasi LiTFSI dalam persekitaran yang kompleks & sistematik merupakan isu mendesak yang perlu diselesaikan dalam penyelidikan semasa.
Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) telah mula digunakan secara pukal dalam jenis bateri baharu seperti bateri litium-ion keadaan pepejal, termasuk bateri keadaan pepejal polimer, bateri keadaan pepejal sulfida dan bateri keadaan pepejal oksida. LiTFSI telah terbukti berguna untuk meningkatkan prestasi bateri, termasuk peranannya dalam perlindungan anod, memudahkan keupayaan pengecasan pantas, dan mempromosikan kelebihan tinggi dalam julat suhu yang luas. Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ialah salah satu aditif elektrolit penting untuk bateri litium, yang boleh meningkatkan kestabilan elektrokimia, prestasi berbasikal dan kekonduksian elektrolit, dan mempunyai kesan yang kurang mengakis pada kerajang aluminium pada voltan yang lebih tinggi, yang boleh disesuaikan untuk meningkatkan ketumpatan tenaga bateri dalam industri EV.
Pada 15 Julai 2024, Suruhanjaya Pembangunan dan Pembaharuan Negara (NDRC) China dan Pentadbiran Tenaga Kebangsaan (NEA) mengeluarkan “Program Transformasi Karbon Rendah dan Pembinaan Loji Kuasa Arang Batu(2024-2027)”, yang menyebut bahawa: Menjelang 2025 , projek transformasi rendah karbon bagi loji janakuasa arang batu pertama semuanya akan dimulakan, dan sekumpulan teknologi kuasa rendah karbon akan digunakan; pelepasan karbon projek yang berkaitan akan dikurangkan sebanyak kira-kira 20% setiap kilowatt-jam berbanding pada tahun 2023, malah jelas lebih rendah daripada pelepasan karbon loji janakuasa arang batu termaju sedia ada, sekali gus meneroka pengalaman berharga untuk bersih dan rendah. -penjelmaan karbon loji janakuasa arang batu. Dengan menyesuaikan transformasi rendah karbon bagi unit kuasa arang batu sedia ada dan pembinaan unit kuasa arang batu rendah karbon baharu secara terselaras, kami berhasrat untuk mempercepatkan pembinaan sistem tenaga baharu yang bersih, rendah karbon, selamat dan tinggi. cekap.
Menurut ramalan yang berkaitan, menjelang 2030, pelepasan CO2 daripada loji janakuasa arang batu akan menjadi kira-kira 4 bilion tan. Oleh itu, teknologi rendah karbon industri kuasa arang batu adalah sokongan utama untuk mencapai matlamat '2030 - 2060 Carbon Peak & Carbon Neutral' China. Jadi, bagaimanakah industri kuasa arang batu boleh mencapai penyahkarbonan?
01 Transformasi penyahkarbonan kuasa arang batu dan kaedah pembinaan
Menurut Program Transformasi Karbon Rendah dan Pembinaan Loji Kuasa Arang Batu (2024-2027), terdapat tiga cara khusus untuk mengubah kuasa arang batu kepada pengkarbonan rendah:
1, pengadunan biojisim. Dengan menggunakan sumber biojisim seperti sisa pertanian dan perhutanan, loji sisa dan tanaman tenaga boleh diperbaharui, dan mengambil kira bekalan mampan sumber biojisim, keselamatan, fleksibiliti, kecekapan operasi dan kebolehlaksanaan ekonomi, unit penjanaan kuasa arang batu harus digabungkan dengan biojisim. penjanaan kuasa. Selepas transformasi dan pembinaan, loji janakuasa arang batu harus mempunyai keupayaan untuk mencampurkan lebih daripada 10% bahan api biojisim, sekali gus mengurangkan penggunaan arang batu dan pelepasan karbon dengan ketara.
2, pengadunan ammonia hijau. Dengan menggunakan campuran ammonia hijau dengan unit kuasa arang batu untuk menjana elektrik dan menggantikan sebahagian arang batu. Unit kuasa arang batu harus mempunyai keupayaan untuk membakar lebih daripada 10% ammonia hijau selepas transformasi dan pembinaan, dengan matlamat penggunaan arang batu dan tahap pelepasan karbon dapat dikurangkan dengan jelas.
3, Penangkapan karbon, penggunaan dan penyimpanan. Mengguna pakai kaedah kimia, penjerapan, membran dan teknologi lain untuk mengasingkan dan menangkap karbon dioksida dalam gas serombong dandang arang batu. Tangkap, tulen dan mampatkan karbon dioksida melalui pelarasan tekanan dan suhu. Menggalakkan aplikasi teknologi geologi seperti pemacu minyak yang cekap oleh karbon dioksida. Gunakan teknologi kimia seperti karbon dioksida ditambah hidrogen untuk mendapatkan metanol. Laksanakan penyimpanan geologi karbon dioksida mengikut keadaan setempat.
02 Laluan peralihan untuk kuasa arang batu karbon rendah
Pengembangan tenaga bersih, termasuk kuasa hidroelektrik, kuasa angin dan kuasa solar, adalah kunci untuk merealisasikan pelan tindakan bekalan kuasa karbon rendah. Selepas memenuhi permintaan kuasa tambahan, penggantian selanjutnya bagi kuasa arang batu yang sedia ada diperlukan untuk peralihan kuasa karbon rendah. Selepas 2030, kuasa tenaga bukan fosil akan menggantikan kuasa arang batu sedia ada dan menjadi sebahagian besar bekalan kuasa; dan selepas 2050, bahagian penjanaan kuasa arang batu akan kurang daripada 5% antara jumlah bekalan kuasa China.
Menurut kajian dari Universiti Renmin China mengenai prospek pembangunan kuasa arang batu China yang rendah karbon, ia boleh dibahagikan kepada tiga langkah berikut:
1, Mulai sekarang hingga 2030 sebagai tempoh persediaan untuk peralihan karbon rendah, kapasiti kuasa arang batu masih akan berkembang sederhana sebelum 2030, pada masa yang sama, tenaga baharu menjadi majoriti peningkatan bekalan kuasa, dan bahagian kuasa angin & suria kapasiti terpasang akan melebihi 40% menjelang 2030.
2, Tahun 2030-2045 sebagai tempoh peralihan pantas, selepas 2030, bahagian kuasa angin & suria akan dengan cepat melebihi kuasa arang batu, menjadi sumber kuasa utama sistem kuasa. Loji janakuasa arang batu perlu digabungkan dengan teknologi biojisim, CCUS dan teknologi rendah karbon bersih yang lain, sekali gus mengurangkan pelepasan karbon.
3, Tahun 2045 -2060 sebagai tempoh pengukuhan dan penambahbaikan bekalan kuasa, menjelang 2050 permintaan untuk elektrik akan tepu, kuasa arang batu akan diubah sepenuhnya menjadi bekalan kuasa pelarasan, melayani pencernaan dan penyerapan kuasa utama tenaga angin-solar , dan menyediakan kecemasan dan kuasa ganti.
Berikut ialah contoh pangkalan kuasa di Gurun Kubuqi. Jumlah kapasiti terancang pangkalan kuasa Kubuqi ialah 16 juta kilowatt, termasuk kuasa fotovoltaik sebanyak 8 juta kilowatt, kuasa angin sebanyak 4 juta kilowatt, dan kapasiti kuasa arang batu kecekapan tinggi termaju sebanyak 4 juta kilowatt. Projek tenaga suria yang telah dibina adalah menakjubkan, dengan kapasiti fotovoltaik terpasang 2M kW telah pun beroperasi. Sekiranya semua projek siap sepenuhnya, dianggarkan kira-kira 40 bilion kWj tenaga elektrik boleh disalurkan kepada berjuta-juta keluarga setahun, dengan tenaga bersih menyumbang lebih daripada 50% daripada jumlah keseluruhan, yang bersamaan dengan penjimatan kira-kira 6 juta tan arang batu standard dan mengurangkan pelepasan karbon dioksida sebanyak kira-kira 16 juta tan setiap tahun. Adalah dirancang bahawa lebih banyak pangkalan tenaga bersih akan disediakan. Panel solar pertama kali dibina Panel solar setahun kemudian Pangkalan kuasa solar lima tahun kemudian
Bagi EV dan infrastruktur pengecasannya, mengikut statistik, menjelang akhir Mei 2024, jumlah keseluruhan infrastruktur pengecasan EV telah terkumpul kepada 9.92 juta unit di seluruh China, meningkat 56% YOY. Antaranya, kemudahan caj awam dan sektor swasta meningkat masing-masing kepada 3.05 juta unit dan 6.87 juta, dengan kadar pertumbuhan masing-masing 46% dan 61% YOY. Ini menandakan bahawa China telah membina rangkaian infrastruktur pengecasan terbesar di dunia, meliputi kawasan perkhidmatan terluas dan julat jenis pengecasan.
Nota editor: Bateri litium-ion kini digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik, EV dan storan tenaga skala grid. Permintaan global untuk bateri litium-ion terus berkembang dengan ketara. Dianggarkan menjelang 2030, jumlah global bateri litium-ion yang dibelanjakan akan melebihi 11 juta tan, yang akan menjadi sumber pencemaran yang besar yang boleh mengancam alam sekitar dan kesihatan awam. Pada masa yang sama, permintaan yang semakin meningkat untuk bateri litium-ion diterjemahkan kepada permintaan yang semakin meningkat untuk litium dan kobalt. Sebaliknya, kandungan litium dan kobalt dalam katod LIB masing-masing setinggi 15% dan 7% berat, yang jauh lebih tinggi daripada bijih dan air garam. Oleh itu, pemulihan unsur-unsur logam dalam katod LIB terpakai mempunyai kepentingan alam sekitar, sosial dan ekonomi yang besar. Pada masa ini, pemulihan bateri litium-ion terutamanya dibahagikan kepada tiga langkah: prarawatan, pengekstrakan logam dan pengasingan logam. Dalam penyelidikan dan pembangunan langkah pengekstrakan logam proses kitar semula, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling berdaya maju kerana kadar larut lesap logamnya yang tinggi dan ketulenan yang memuaskan bagi produk yang dipulihkan. Walau bagaimanapun, prosesnya tidak begitu mesra alam, mahupun sangat menjimatkan, kerana penggunaan asid tak organik membawa hasil sampingan yang berbahaya; manakala asid organik memerlukan agen penurun tambahan atau masa tindak balas yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk pemulihan logam.
Penyelidik daripada pasukan Zhong Lin Wang membawakan kepada kami kaedah yang mungkin hijau, sangat cekap dan menjimatkan untuk mengitar semula LIB, termasuk bateri litium kobalt oksida (LCO) dan bateri litium terner.
Abstrak
Dengan trend global ke arah neutraliti karbon, permintaan untuk bateri litium-ion (LIB) terus meningkat. Walau bagaimanapun, kaedah kitar semula semasa untuk LIB yang dibelanjakan memerlukan penambahbaikan segera dari segi mesra alam, kos dan kecekapan. Di sini kami mencadangkan kaedah mekano-mangkin, digelar pemangkin-elektrosentuh, menggunakan radikal yang dijana oleh elektrifikasi sentuhan untuk menggalakkan larut lesap logam di bawah gelombang ultrasonik. Kami juga menggunakan SiO2 sebagai pemangkin kitar semula dalam proses tersebut. Bagi bateri litium kobalt (III) oksida, kecekapan larut lesap mencapai 100% untuk litium dan 92.19% untuk kobalt pada 90 °C dalam masa 6 jam. Bagi bateri litium terner, kecekapan larut lesap litium, nikel, mangan dan kobalt masing-masing mencapai 94.56%, 96.62%, 96.54% dan 98.39% pada 70 °C, dalam masa 6 jam. Kami menjangkakan bahawa kaedah ini boleh menyediakan pendekatan hijau, kecekapan tinggi dan ekonomi untuk kitar semula LIB, memenuhi permintaan yang semakin meningkat secara eksponen untuk pengeluaran LIB.
Nota editor: Bateri litium-ion kini digunakan secara meluas dalam pelbagai peranti elektronik, EV dan storan tenaga skala grid. Permintaan global untuk bateri litium-ion terus berkembang dengan ketara. Dianggarkan menjelang 2030, jumlah global bateri litium-ion yang dibelanjakan akan melebihi 11 juta tan, yang akan menjadi sumber pencemaran yang besar yang boleh mengancam alam sekitar dan kesihatan awam. Pada masa yang sama, permintaan yang semakin meningkat untuk bateri litium-ion diterjemahkan kepada permintaan yang semakin meningkat untuk litium dan kobalt. Sebaliknya, kandungan litium dan kobalt dalam katod LIB masing-masing setinggi 15% dan 7% berat, yang jauh lebih tinggi daripada bijih dan air garam. Oleh itu, pemulihan unsur-unsur logam dalam katod LIB terpakai mempunyai kepentingan alam sekitar, sosial dan ekonomi yang besar. Pada masa ini, pemulihan bateri litium-ion terutamanya dibahagikan kepada tiga langkah: prarawatan, pengekstrakan logam dan pengasingan logam. Dalam penyelidikan dan pembangunan langkah pengekstrakan logam proses kitar semula, proses hidrometalurgi adalah salah satu pilihan yang paling berdaya maju kerana kadar larut lesap logamnya yang tinggi dan ketulenan yang memuaskan bagi produk yang dipulihkan. Walau bagaimanapun, prosesnya tidak begitu mesra alam, dan tidak juga sangat menjimatkan, kerana penggunaan asid tak organik membawa hasil sampingan yang berbahaya; manakala asid organik memerlukan agen penurun tambahan atau masa tindak balas yang lebih lama dan suhu yang lebih tinggi untuk pemulihan logam.
Penyelidik dari pasukan Zhong Lin Wang membawakan kami kaedah yang mungkin hijau, sangat cekap dan menjimatkan untuk mengitar semula LIB, terutamanya bateri LFP.
Abstrak
Kitar semula bateri litium besi fosfat (LFP), yang mewakili lebih daripada 32% bahagian pasaran bateri litium-ion (LIB) di seluruh dunia, telah meningkatkan perhatian berikutan sumber unsur berharga dan kebimbangan alam sekitar. Walau bagaimanapun, teknologi kitar semula tercanggih, yang biasanya berdasarkan kaedah elektrokimia atau larut lesap kimia, mempunyai isu kritikal seperti prosedur yang membosankan, penggunaan bahan kimia/elektrik yang besar dan pencemaran sekunder. Di sini, kami melaporkan sistem berkuasa sendiri yang inovatif yang terdiri daripada reaktor kitar semula LIB elektrokimia dan penjana nano triboelektrik (TENG) untuk mengitar semula LFP yang dibelanjakan. Dalam reaktor kitar semula LIB elektrokimia, pasangan Cl−/ClO− yang dijana secara elektrokimia dalam larutan NaCl diguna pakai sebagai pengantara redoks untuk memecahkan LFP kepada FePO4 dan Li+ melalui tindak balas penyasaran redoks tanpa bahan kimia tambahan. Selain itu, TENG yang menggunakan komponen terbuang daripada LIB termasuk selongsong, filem aluminium-plastik dan pengumpul semasa direka untuk meminimumkan bahan pencemar sekunder secara drastik. Tambahan pula, TENG menuai tenaga angin, memberikan output 0.21 W untuk menjana kuasa sistem kitar semula elektrokimia dan mengecas bateri. Oleh itu, sistem yang dicadangkan untuk mengitar semula LFP yang dibelanjakan mempamerkan ketulenan yang tinggi (Li2CO3, 99.70% dan FePO4, 99.75%), ciri berkuasa sendiri, prosedur rawatan yang dipermudahkan dan keuntungan yang tinggi, yang boleh menggalakkan kelestarian teknologi LIB.
Bateri li-ion telah memasuki pasaran kenderaan elektrik dengan ketumpatan tenaga yang tinggi, namun ia masih mengalami kinetik perlahan yang dihadkan oleh anod grafit. Di sini, elektrolit yang membolehkan pengecasan pantas melampau (XFC) anod grafit bersaiz mikro tanpa penyaduran Li direka bentuk. Pencirian dan simulasi komprehensif mengenai resapan Li+ dalam elektrolit pukal, proses pemindahan cas, dan interfasa elektrolit pepejal (SEI) menunjukkan bahawa kekonduksian ionik yang tinggi, tenaga penyuraian rendah Li+ dan SEI pelindung adalah penting untuk XFC. Berdasarkan kriteria, dua elektrolit pengecasan pantas direka: LiFSI 1.8 m voltan rendah dalam 1,3-dioxolane (untuk sel LiFePO4||grafit) dan 1.0 m LiPF6 voltan tinggi dalam campuran 4-fluoroetilena karbonat dan asetonitril (7:3 mengikut jilid) (untuk LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||sel grafit). Elektrolit bekas membolehkan elektrod grafit mencapai 180 mAh g−1 pada 50C (1C = 370 mAh g−1), iaitu 10 kali lebih tinggi daripada elektrolit konvensional. Elektrolit terakhir membolehkan LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||sel grafit (2 mAh cm−2, nisbah N/P = 1) untuk menyediakan kapasiti boleh balik yang memecahkan rekod sebanyak 170 mAh g−1 pada cas 4C dan nyahcas 0.3C . Kerja ini mendedahkan mekanisme utama untuk XFC dan menyediakan prinsip reka bentuk elektrolit instruktif untuk LIB pengecasan pantas praktikal dengan anod grafit.
Nota editor: Penyelidik melaporkan penemuan elektrokimia ketumpatan tenaga tinggi voltan tinggi Bateri Litium-ion yang menjimatkan dan bebas logam (mesra alam sekitar). Bateri litium-ion organik 4 kelas V ini mempunyai kapasiti teori yang tinggi dan voltan tinggi, manakala bahan katod dan elektrolit praktikalnya masih belum diterokai.
Adakah Molekul Kecil Organik Aktif Redoks Berkenaan untuk Katod Bateri Litium-Ion Voltan Tinggi (>4 V)?
Oleh: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Pertama diterbitkan: 10 Mac 2022 tentang Sains Lanjutan
4 Bateri Litium-Ion Organik Kelas V
Walaupun bateri litium-ion organik telah menarik perhatian besar kerana kapasiti teorinya yang tinggi, bahan katod organik voltan tinggi masih belum diterokai. Dalam artikel nombor 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma dan rakan sekerja melaporkan elektrokimia asid croconic pada voltan tinggi. Penyiasatan teori dan eksperimen mengesahkan dua enolat dalam asid croconic menunjukkan sekitar 4 V redoks, yang boleh digunakan untuk penyimpanan tenaga.
Abstrak
Walaupun bateri organik telah menarik perhatian besar kerana kapasiti teorinya yang tinggi, bahan aktif organik voltan tinggi (> 4 V vs Li/Li+) masih belum diterokai. Di sini, pengiraan teori fungsi ketumpatan digabungkan dengan pengukuran voltammetri kitaran untuk menyiasat elektrokimia asid croconic (CA) untuk digunakan sebagai bahan katod bateri lithium-ion dalam kedua-dua dimetil sulfoksida dan elektrolit γ-butyrolactone (GBL). Pengiraan DFT menunjukkan bahawa garam CA dilitium (CA–Li2) mempunyai dua kumpulan enolat yang mengalami tindak balas redoks melebihi 4.0 V dan ketumpatan tenaga teori tahap bahan 1949 Wh kg–1 untuk menyimpan empat ion litium dalam GBL—melebihi nilai kedua-duanya. bahan katod bukan organik konvensional dan diketahui. Pengukuran voltammetri kitaran mendedahkan tindak balas redoks yang sangat boleh diterbalikkan oleh kumpulan enolat pada ≈4 V dalam kedua-dua elektrolit. Ujian prestasi bateri CA sebagai katod bateri lithium-ion dalam GBL menunjukkan dua dataran tinggi voltan nyahcas pada 3.9 dan 3.1 V, dan kapasiti nyahcas 102.2 mAh g–1 tanpa kehilangan kapasiti selepas lima kitaran. Dengan voltan nyahcas yang lebih tinggi berbanding molekul kecil organik yang terkenal dan terkini, CA berjanji untuk menjadi calon bahan katod utama untuk bateri organik litium-ion berketumpatan tinggi tenaga pada masa hadapan.
Pada 15 April, pasukan R&D dari Changzhou Liyuan New Energy Co membuat pengumuman di Nanjing bahawa syarikat itu telah membuat penemuan teknologi pada bahan katod LFP, yang telah meningkatkan prestasi LFP dengan ketara, serta kadar pengecasan, pada suhu rendah.
EV yang dikuasakan oleh bateri LFP konvensional mempunyai kelemahan yang jelas bagi kebimbangan julat, iaitu julatnya selalunya sekitar 50% daripada julat NEDC / WLTP / EPA yang dituntut pada suhu rendah seperti -20 ℃.
Bahan LFP baharu, "LFP-1", didakwa dibangunkan oleh lebih 20 pakar R&D dari Pusat Penyelidikan Shenzhen selepas lebih 2,000 percubaan berulang dalam lapan tahun dan pasukan R&D telah memenangi 5 paten dengannya.
Prestasi terobosan "LFP-1" dilaporkan akan dicapai dengan mewujudkan saluran pengangkutan ion litium berkelajuan tinggi di dalam bahan katod bersama-sama dengan teknologi "sfera tenaga" terkini; dan ciri-ciri bahan:
Meningkatkan kadar kapasiti nyahcas bateri LFP daripada 55% kepada 85% pada -20℃ darjah, dan daripada hampir sifar kepada 57% pada -40℃ darjah.
Mencapai julat 500 kilometer dalam hanya 15 minit pengecasan pantas kadar 4C. Sebagai perbandingan, EV yang dikuasakan oleh bateri LFP konvensional biasanya memerlukan pengecasan pantas selama 40 minit untuk mencapai jarak kira-kira 550 kilometer.
Poworks
Poworks adalah pengeluar profesional dan pembekal sebatian litium.
Panel solar pertama kali dibina
Panel solar setahun kemudian
Pangkalan kuasa solar lima tahun kemudian
