Stabilizacja stałej fazy elektrolitu (SEI) pozostaje kluczowym wyzwaniem dla anod baterii litowo-jonowych na bazie krzemu. Stopowanie krzemu z pierwiastkami wtórnymi, takimi jak bor, wyłoniło się jako obiecująca strategia poprawy cyklu życia anod krzemowych, jednak mechanizm leżący u jego podstaw pozostaje niejasny. Aby rozwiązać tę lukę w wiedzy, systematycznie bada się, w jaki sposób stężenie boru wpływa na wydajność baterii. Wyniki te pokazują niemal monotoniczny wzrost cyklu życia przy wyższej zawartości boru, przy czym elektrody bogate w bor znacznie przewyższają czysty krzem. Ponadto anody ze stopu krzemu i boru wykazują prawie trzykrotnie dłuższy kalendarzowy okres życia niż czysty krzem. Poprzez szczegółową analizę mechanistyczną systematycznie wyklucza się alternatywne czynniki przyczyniające się do tego zjawiska i proponuje się, że ulepszona pasywacja wynika z silnego stałego dipola na powierzchni nanocząstki. Dipol ten, utworzony przez niedokoordynowany i silnie kwaśny bor Lewisa, tworzy statyczną, gęstą jonowo warstwę, która stabilizuje interfejs elektrochemiczny, zmniejszając pasożytniczy rozkład elektrolitu i zwiększając długoterminową stabilność. Wyniki te sugerują, że w ramach SEI podwójna warstwa elektryczna jest ważnym czynnikiem w pasywacji powierzchni. Ta wiedza dostarcza niedostatecznie zbadaną przestrzeń parametrów do optymalizacji anod krzemowych w bateriach litowo-jonowych nowej generacji.
Uwaga redaktora: Baterie sodowo-metalowe są ważne dla magazynowania energii na dużą skalę i mobilnych urządzeń elektronicznych jako urządzenie magazynujące energię o dużej gęstości energii i niskim koszcie. Jednak wydajność elektrolitu i SEI ogranicza cykl życia i szybkość ładowania/rozładowania baterii sodowo-metalowych. Jak LiTFSI wpływa na baterie sodowo-metalowe? Oto przykład. Dzięki specjalnym badaniom zespołu Shuang Wan.
Abstrakcyjny
Budowa bogatej w związki nieorganiczne i wytrzymałej stałej fazy elektrolitycznej (SEI) jest jednym z kluczowych podejść do poprawy wydajności elektrochemicznej baterii sodowo-metalowych (SMB). Jednak niska przewodność i rozkład powszechnych związków nieorganicznych w SEI zakłócają dyfuzję Na+ i powodują nierównomierne osadzanie sodu. Tutaj budujemy unikalną SEI z równomiernie rozproszonymi związkami nieorganicznymi o wysokiej przewodności, wprowadzając poświęcający się LiTFSI do elektrolitu węglanowego na bazie soli sodowej. Efekt konkurencji redukującej między LiTFSI i FEC ułatwia tworzenie SEI z równomiernie rozproszonymi związkami nieorganicznymi. W którym wysoce przewodzący Li3N i związki nieorganiczne zapewniają domeny szybkiego transportu jonów i miejsca zarodkowania o wysokim strumieniu dla Na+, co sprzyja szybkiemu osadzaniu sodu z dużą szybkością. Dlatego SEI pochodzące z LiTFSI i FEC umożliwia ogniwu Na∥Na3V2(PO4)3 wykazanie 89,15% retencji pojemności (87,62 mA hg–1) przy ultrawysokiej szybkości 60 C po 10 000 cykli, podczas gdy ogniwo bez LiTFSI zapewnia jedynie 48,44% retencji pojemności nawet po 8000 cykli. Co więcej, ogniwo kieszeniowe Na∥Na3V2(PO4)3 ze specjalnym SEI zapewnia stabilne utrzymanie pojemności na poziomie 92,05% przy 10 C po 2000 cyklach. Ta unikalna konstrukcja SEI wyjaśnia nową strategię napędzania małych i średnich przedsiębiorstw do działania w warunkach ekstremalnie wysokiej szybkości.
Uwaga redaktora: W jaki sposób LiTFSI, CAS: 90076-65-6, pomaga w rozwoju baterii litowej all-solid-sate na bazie siarczków? Oto przykład. Dzięki niezwykłym badaniom zespołu Fangyang Liu.
Abstrakcyjny
Wąskie okno elektrochemiczne elektrolitów siarczkowych może prowadzić do różnych mechanizmów awarii na stykach katody i anody. Wprowadzenie odrębnych strategii modyfikacji dla katody i anody zwiększa złożoność procesu wytwarzania baterii litowych w stanie stałym na bazie siarczków (ASSLB). W tej pracy zastosowano zintegrowaną strategię modyfikacji poprzez wprowadzenie powłok bis(trifluorometanosulfonylo)imidu litu (LiTFSI) podczas procesu rafinacji na mokro Li6PS5Cl (LPSC), który pomyślnie skonstruował in situ wytrzymałe interfejsy fluorowane zarówno po stronie katody, jak i anody jednocześnie. Po stronie anody litu zmniejszona przewodność elektroniczna LiTFSI@LPSC i generacja interfejsu fluorowanego skutecznie zahamowały wzrost dendrytu litu, co zostało dodatkowo potwierdzone obliczeniami teorii funkcjonału gęstości (DFT). W rezultacie ogniwo Li|LiTFSI@LPSC|Li osiągnęło krytyczną gęstość prądu do 1,6 mA cm−2 i stabilną wydajność cykli przez 1500 h przy 0,2 mA cm−2. Po stronie katody, LiTFSI@LPSC nie tylko poprawiło transport Li+ w katodzie kompozytowej, ale także powłoka LiTFSI in situ rozłożyła się na interfazę elektrolitu katody na bazie LiF (CEI). Utrzymanie pojemności osiągnęło 98,6% po 500 cyklach w 2C z LiNi0,83Co0,11Mn0,06O2 (NCM83) przy wysokim napięciu odcięcia 4,6 V. Funkcjonalizowany LiTFSI@LPSC ułatwia kompleksową, uniwersalną modyfikację interfejsu zarówno po stronie anody, jak i katody, znacznie upraszczając inżynierię interfejsu w ASSLB na bazie siarczków, zapewniając jednocześnie wyjątkową wydajność elektrochemiczną.
Bis(trifluorometanosulfonylo)imid litu (LiTFSI) o wzorze chemicznym C2F6LiNO4S2 to biała krystaliczna lub proszkowa substancja organiczna o wysokiej stabilności elektrochemicznej i termicznej. Jako dodatek elektrolityczny LiTFSI można stosować w różnych systemach baterii, takich jak podstawowe baterie litowe, wtórne baterie litowe i baterie litowe ze stałym elektrolitem.
Bis(trifluorometylosulfonylo)imid litu (LiTFSI), kluczowy składnik elektrolitu baterii litowo-jonowych, jest znany ze swojej doskonałej stabilności termicznej i elektrochemicznej. Dzięki swojej unikalnej konfiguracji molekularnej ta sól litowa buduje stałą sieć anionów w elektrolicie, co nie tylko znacznie zmniejsza lepkość roztworu, ale także dramatycznie zwiększa szybkość przepływu jonów litu. Ta właściwość bezpośrednio przekłada się na wysoką wydajność procesu ładowania i rozładowywania baterii, dzięki czemu LiTFSI idealnie nadaje się do zwiększania ogólnej wydajności baterii litowo-jonowych. Szczególnie w badaniach i rozwoju baterii litowych ze stałym elektrolitem LiTFSI wykazuje duży potencjał. Ponadto wykazuje bardzo pozytywne wyniki w badaniach nad bateriami sodowo-metalowymi (SMB) i oczekuje się, że będzie napędzać dalsze innowacje w technologii baterii. Jednak stabilność działania LiTFSI w złożonych i systematycznych środowiskach to pilne kwestie do rozwiązania w obecnych badaniach.
Litowo-bis(trifluorometylosulfonylo)imid (LiTFSI) zaczął być stosowany masowo w nowych typach baterii, takich jak litowo-jonowe baterie półprzewodnikowe, w tym polimerowe baterie półprzewodnikowe, siarczkowe baterie półprzewodnikowe i tlenkowe baterie półprzewodnikowe. Wykazano, że LiTFSI jest przydatny do poprawy wydajności baterii, w tym jego roli w ochronie anodowej, ułatwianiu możliwości szybkiego ładowania i promowaniu wysokiej przewagi w szerokim zakresie temperatur. Litowo-bis(trifluorometanosulfonylo)imid jest jednym z ważnych dodatków elektrolitowych do baterii litowych, który może poprawić stabilność elektrochemiczną, wydajność cykliczną i przewodność elektrolitu, a także ma mniej korozyjny wpływ na folię aluminiową przy wyższych napięciach, co można dostosować do zwiększenia gęstości energii baterii w przemyśle pojazdów elektrycznych.
W dniu 15 lipca 2024 r. Chińska Narodowa Komisja Rozwoju i Reform (NDRC) oraz Krajowa Administracja Energii (NEA) wydały „Program transformacji niskoemisyjnej i budowy elektrowni węglowych (2024-2027)”, w którym stwierdza się, że: Do 2025 r. rozpoczną się wszystkie projekty transformacji niskoemisyjnej pierwszych elektrowni węglowych i zostaną wdrożone szereg niskoemisyjnych technologii energetycznych; emisje dwutlenku węgla w ramach odpowiednich projektów zostaną zmniejszone o około 20% na kilowatogodzinę w porównaniu z 2023 r., nawet wyraźnie poniżej emisji dwutlenku węgla z istniejących zaawansowanych elektrowni węglowych, zdobywając w ten sposób cenne doświadczenia w zakresie czystej i niskoemisyjnej -transformacja węglowa elektrowni węglowych. Dostosowując transformację niskoemisyjną istniejących bloków węglowych i budowę nowych niskoemisyjnych bloków węglowych w sposób skoordynowany, dążymy do przyspieszenia budowy nowego systemu energetycznego, który będzie czysty, niskoemisyjny, bezpieczny i wysoce wydajny.
Według odpowiednich prognoz do 2030 roku emisja CO2 z elektrowni węglowych wyniesie około 4 miliardów ton. Dlatego niskoemisyjne technologie energetyki węglowej są kluczowym wsparciem w osiągnięciu chińskiego celu „2030–2060 Carbon Peak & Carbon Neutral”. Jak zatem energetyka węglowa mogłaby osiągnąć dekarbonizację?
01 Transformacja dekarbonizacji energetyki węglowej i metody jej budowy
Zgodnie z Programem niskoemisyjnej transformacji i budowy elektrowni węglowych (2024-2027) istnieją trzy konkretne sposoby transformacji energetyki węglowej w niskoemisyjną:
1, Mieszanie biomasy. Wykorzystując zasoby biomasy, takie jak odpady rolne i leśne, odpady oraz rośliny wytwarzające energię odnawialną, a także biorąc pod uwagę zrównoważone dostawy zasobów biomasy, bezpieczeństwo, elastyczność, efektywność operacyjną i wykonalność ekonomiczną, jednostki wytwórcze opalane węglem powinny być sprzęgane z biomasą wytwarzanie energii. Po transformacji i budowie elektrownie węglowe powinny mieć możliwość mieszania powyżej 10% paliw z biomasy, co znacząco obniży zużycie węgla i emisję dwutlenku węgla.
2, Mieszanie zielonego amoniaku. Poprzez zastosowanie zielonego amoniaku w jednostkach węglowych w celu wytworzenia energii elektrycznej i zastąpienia części węgla. Bloki węglowe powinny mieć możliwość spalania więcej niż 10% zielonego amoniaku po transformacji i budowie, mając na celu wyraźne zmniejszenie zużycia węgla i emisji dwutlenku węgla.
3, Wychwytywanie, wykorzystanie i składowanie dwutlenku węgla. Przyjęcie metod chemicznych, technologii adsorpcyjnych, membranowych i innych w celu oddzielania i wychwytywania dwutlenku węgla w gazach spalinowych z kotłów węglowych. Wychwytuj, oczyszczaj i kompresuj dwutlenek węgla poprzez regulację ciśnienia i temperatury. Promuj zastosowanie technologii geologicznych, takich jak efektywne wydobywanie ropy za pomocą dwutlenku węgla. Aby uzyskać metanol, należy zastosować technologie chemiczne, takie jak dwutlenek węgla i wodór. Wdrożyć geologiczne składowanie dwutlenku węgla zgodnie z lokalnymi warunkami.
02 Drogi transformacji w kierunku niskoemisyjnej energetyki węglowej
Ekspansja czystej energii, w tym energii wodnej, wiatrowej i słonecznej, jest kluczem do realizacji planów dostaw energii niskoemisyjnej. Po zaspokojeniu rosnącego zapotrzebowania na energię konieczna jest dalsza wymiana istniejącej energii węglowej w celu przejścia na energetykę niskoemisyjną. Po roku 2030 energetyka niekopalna zastąpi dotychczasową energetykę węglową i stanie się głównym elementem zaopatrzenia w energię; a po 2050 r. udział energetyki węglowej w całkowitym zaopatrzeniu Chin w energię będzie wynosić mniej niż 5%.
Według badania przeprowadzonego na Uniwersytecie Renmin w Chinach na temat perspektyw rozwoju przejścia na niskoemisyjną energetykę węglową w Chinach, można je podzielić na trzy etapy:
1. Od teraz do roku 2030, będącego okresem przygotowawczym do przejścia na gospodarkę niskoemisyjną, moce elektrowni węglowych będą nadal umiarkowanie rosły przed rokiem 2030, jednocześnie nowa energia stanie się większością wzrostu dostaw energii, a udział energii wiatrowej i słonecznej do roku 2030 moc zainstalowana przekroczy 40%.
2, Rok 2030-2045 jako szybki okres przejściowy, po roku 2030 udział energii wiatrowej i słonecznej gwałtownie przekroczy udział energii węglowej, stając się głównym źródłem zasilania systemu elektroenergetycznego. Elektrownie węglowe należy połączyć z technologią biomasy, CCUS i innymi czystymi technologiami niskoemisyjnymi, zmniejszając w ten sposób emisję dwutlenku węgla.
3, Rok 2045 -2060 jako okres wzmocnienia i poprawy dostaw energii, do 2050 r. zapotrzebowanie na energię elektryczną zostanie nasycone, energia węglowa zostanie całkowicie przekształcona w źródło zasilania dostosowawczego, służącego trawieniu i absorpcji głównej mocy energii wiatrowo-słonecznej oraz zapewnienie zasilania awaryjnego i rezerwowego.
Oto przykład bazy mocy na pustyni Kubuqi. Całkowita planowana moc bazy energetycznej Kubuqi wynosi 16 milionów kilowatów, w tym energia fotowoltaiczna 8 milionów kilowatów, energia wiatrowa 4 miliony kilowatów i zaawansowana, wysokowydajna moc elektrowni węglowych wynosząca 4 miliony kilowatów. Zrealizowane projekty energii słonecznej są spektakularne, a 2 mln kW zainstalowanej mocy fotowoltaicznej jest już w użyciu. Szacuje się, że jeśli wszystkie projekty zostaną w pełni ukończone, około 40 miliardów kWh energii elektrycznej będzie można dostarczyć milionom rodzin rocznie, przy czym czysta energia będzie stanowić ponad 50% całości, co odpowiada oszczędności około 6 milionów ton energii standardowy węgiel i ograniczenie emisji dwutlenku węgla o około 16 mln ton rocznie. Planuje się, że w drodze będzie więcej baz czystej energii. Zbudowano pierwsze panele słoneczne Panele słoneczne rok później Baza energii słonecznej pięć lat później
Jeśli chodzi o pojazdy elektryczne i infrastrukturę ładowania, według statystyk do końca maja 2024 r. całkowita liczba infrastruktur ładowania pojazdów elektrycznych w całych Chinach wyniosła 9,92 mln jednostek, co oznacza wzrost o 56% rok do roku. Wśród nich liczba publicznych stacji ładowania i sektora prywatnego wzrosła odpowiednio do 3,05 mln i 6,87 mln, przy stopach wzrostu odpowiednio 46% i 61% r/r. Oznacza to, że Chiny zbudowały największą na świecie sieć infrastruktury ładowania, obejmującą najszerszy obszar usług i zakres rodzajów ładowania.
Nota wydawcy: Baterie litowo-jonowe są obecnie szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych, pojazdach elektrycznych i magazynach energii na skalę sieciową. Globalny popyt na akumulatory litowo-jonowe stale rośnie. Szacuje się, że do 2030 roku światowy wolumen zużytych akumulatorów litowo-jonowych przekroczy 11 mln ton, co stanie się ogromnym źródłem zanieczyszczeń mogącym poważnie zagrozić środowisku i zdrowiu publicznemu. Jednocześnie rosnące zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe przekłada się na rosnące zapotrzebowanie na lit i kobalt. Natomiast zawartość litu i kobaltu w katodach LIB wynosi odpowiednio 15% i 7% mas. i jest znacznie wyższa niż w rudach i solankach. Dlatego odzysk pierwiastków metalicznych w zużytych katodach LIB ma ogromne znaczenie środowiskowe, społeczne i gospodarcze. Obecnie odzysk akumulatorów litowo-jonowych dzieli się głównie na trzy etapy: obróbkę wstępną, ekstrakcję metalu i separację metalu. W badaniach i rozwoju etapu ekstrakcji metalu w procesie recyklingu, proces hydrometalurgiczny jest jedną z najbardziej opłacalnych opcji ze względu na dużą szybkość wymywania metalu i zadowalającą czystość odzyskanych produktów. Jednakże proces ten nie jest ani przyjazny dla środowiska, ani zbyt ekonomiczny, ponieważ użycie kwasów nieorganicznych powoduje powstawanie niebezpiecznych produktów ubocznych; podczas gdy kwasy organiczne wymagają dodatkowych środków redukujących lub dłuższych czasów reakcji i wyższych temperatur w celu odzyskania metalu.
Naukowcy z zespołu Zhong Lin Wang przedstawiają możliwą metodę, która jest ekologiczna, wysoce wydajna i ekonomiczna w recyklingu LIB, w tym akumulatorów litowo-kobaltowo-tlenkowych (LCO) i trójskładnikowych akumulatorów litowych.
Abstrakcyjny
Wraz z globalnym trendem zmierzającym do neutralności pod względem emisji dwutlenku węgla, zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe (LIB) stale rośnie. Jednakże obecne metody recyklingu zużytych LIB wymagają pilnego ulepszenia pod względem przyjazności dla środowiska, kosztów i wydajności. Tutaj proponujemy metodę mechanokatalityczną, zwaną elektrokatalizą kontaktową, wykorzystującą rodniki generowane przez elektryfikację kontaktową w celu wspomagania ługowania metalu pod falą ultradźwiękową. W procesie wykorzystujemy również SiO2 jako katalizator nadający się do recyklingu. W przypadku akumulatorów litowo-kobaltowych (III) skuteczność ługowania osiągnęła 100% dla litu i 92,19% dla kobaltu w temperaturze 90 °C w ciągu 6 godzin. W przypadku trójskładnikowych akumulatorów litowych skuteczność wymywania litu, niklu, manganu i kobaltu osiągnęła odpowiednio 94,56%, 96,62%, 96,54% i 98,39% w temperaturze 70 ° C w ciągu 6 godzin. Przewidujemy, że ta metoda może zapewnić ekologiczne, wysoce wydajne i ekonomiczne podejście do recyklingu LIB, zaspokajając wykładniczo rosnące zapotrzebowanie na produkcję LIB.
Nota wydawcy: Baterie litowo-jonowe są obecnie szeroko stosowane w różnych urządzeniach elektronicznych, pojazdach elektrycznych i magazynach energii na skalę sieciową. Globalny popyt na akumulatory litowo-jonowe stale rośnie. Szacuje się, że do 2030 roku światowy wolumen zużytych akumulatorów litowo-jonowych przekroczy 11 mln ton, co stanie się ogromnym źródłem zanieczyszczeń mogącym poważnie zagrozić środowisku i zdrowiu publicznemu. Jednocześnie rosnące zapotrzebowanie na akumulatory litowo-jonowe przekłada się na rosnące zapotrzebowanie na lit i kobalt. Natomiast zawartość litu i kobaltu w katodach LIB wynosi odpowiednio 15% i 7% mas. i jest znacznie wyższa niż w rudach i solankach. Dlatego odzysk pierwiastków metalicznych w zużytych katodach LIB ma ogromne znaczenie środowiskowe, społeczne i gospodarcze. Obecnie odzysk akumulatorów litowo-jonowych dzieli się głównie na trzy etapy: obróbkę wstępną, ekstrakcję metalu i separację metalu. W badaniach i rozwoju etapu ekstrakcji metalu w procesie recyklingu, proces hydrometalurgiczny jest jedną z najbardziej opłacalnych opcji ze względu na wysoką szybkość wymywania metalu i zadowalającą czystość odzyskanych produktów. Jednakże proces ten nie jest ani przyjazny dla środowiska, ani zbyt ekonomiczny, ponieważ użycie kwasów nieorganicznych powoduje powstawanie niebezpiecznych produktów ubocznych; podczas gdy kwasy organiczne wymagają dodatkowych środków redukujących lub dłuższych czasów reakcji i wyższych temperatur w celu odzyskania metalu.
Naukowcy z zespołu Zhong Lin Wang przedstawiają możliwą metodę, która jest ekologiczna, wysoce wydajna i ekonomiczna w recyklingu LIB, zwłaszcza baterii LFP.
Abstrakcyjny
Recykling akumulatorów litowo-żelazowo-fosforanowych (LFP), które stanowią ponad 32% udziału w światowym rynku akumulatorów litowo-jonowych (LIB), wzbudził zainteresowanie ze względu na cenne zasoby pierwiastków i kwestie ochrony środowiska. Jednak najnowocześniejsze technologie recyklingu, które zazwyczaj opierają się na metodach elektrochemicznych lub ługowaniu chemicznym, wiążą się z krytycznymi problemami, takimi jak żmudne procedury, ogromne zużycie środków chemicznych/elektryczności i wtórne zanieczyszczenie. W tym miejscu przedstawiamy innowacyjny system z własnym zasilaniem składający się z elektrochemicznego reaktora do recyklingu LIB i nanogeneratora tryboelektrycznego (TENG) do recyklingu zużytego LFP. W elektrochemicznym reaktorze do recyklingu LIB para Cl-/ClO- wytworzona elektrochemicznie w roztworze NaCl zostaje przyjęta jako mediator redoks w celu rozbicia LFP na FePO4 i Li+ w drodze reakcji ukierunkowanej redoks bez dodatkowych środków chemicznych. Dodatkowo TENG, który wykorzystuje wyrzucone komponenty z LIB, w tym obudowy, folie aluminiowo-plastikowe i kolektory prądu, został zaprojektowany tak, aby drastycznie zminimalizować wtórne zanieczyszczenia. Ponadto TENG pozyskuje energię wiatru, dostarczając moc wyjściową 0,21 W do zasilania systemu recyklingu elektrochemicznego i ładowania akumulatorów. Dlatego proponowany system recyklingu zużytego LFP charakteryzuje się wysoką czystością (Li2CO3, 99,70% i FePO4, 99,75%), funkcjami samodzielnego zasilania, uproszczoną procedurą przetwarzania i wysokim zyskiem, co może promować zrównoważony rozwój technologii LIB.
Akumulatory litowo-jonowe wkroczyły na rynek pojazdów elektrycznych z wysoką gęstością energii, ale nadal cierpią z powodu powolnej kinetyki ograniczonej przez anodę grafitową. Tutaj zaprojektowano elektrolity umożliwiające ekstremalnie szybkie ładowanie (XFC) mikrorozmiarowej anody grafitowej bez powlekania Li. Kompleksowa charakterystyka i symulacje dyfuzji Li+ w elektrolicie luzem, proces przenoszenia ładunku i interfaza elektrolitu stałego (SEI) pokazują, że wysoka przewodność jonowa, niska energia desolwatacji Li+ i ochronny SEI są niezbędne dla XFC. W oparciu o kryterium projektuje się dwa szybko ładujące się elektrolity: niskonapięciowy LiFSI 1,8 m w 1,3-dioksolanie (dla ogniw LiFePO4||grafitowy) oraz wysokonapięciowy 1,0 m LiPF6 w mieszaninie węglanu 4-fluoroetylenu i acetonitrylu (7:3 obj.) (dla ogniw LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafitowych). Poprzedni elektrolit pozwala na osiągnięcie przez elektrodę grafitową 180 mAh g-1 w temperaturze 50°C (1C = 370 mAh g-1), czyli 10 razy więcej niż w przypadku konwencjonalnego elektrolitu. Ten ostatni elektrolit umożliwia ogniwom LiNi0,8Co0,1Mn0,1O2||grafitowi (2 mAh cm−2, stosunek N/P = 1) osiągnięcie rekordowej pojemności odwracalnej 170 mAh g−1 przy ładowaniu w temperaturze 4C i rozładowywaniu w temperaturze 0,3C . Prace te ujawniają kluczowe mechanizmy XFC i dostarczają pouczających zasad projektowania elektrolitów do praktycznych, szybko ładujących się LIB z anodami grafitowymi.
Od redakcji: Naukowcy donoszą o przełomowej elektrochemii wysokonapięciowej i wysokiej gęstości energii baterii litowo-jonowej, która jest ekonomiczna i wolna od metali (przyjazna dla środowiska). Ta organiczna bateria litowo-jonowa klasy 4 V charakteryzuje się wysoką teoretyczną pojemnością i wysokim napięciem, a ich praktyczne materiały katodowe i elektrolity pozostają niezbadane.
Czy małe cząsteczki organiczne o działaniu redoks nadają się do stosowania w wysokonapięciowych (>4 V) katodach akumulatorów litowo-jonowych?
Autorzy: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Pierwsza publikacja: 10 marca 2022 r. w Advanced Science
4 organiczne baterie litowo-jonowe klasy V
Podczas gdy organiczne akumulatory litowo-jonowe przyciągnęły dużą uwagę ze względu na ich wysokie teoretyczne pojemności, wysokonapięciowe organiczne materiały katodowe pozostają niezbadane. W artykule nr 2200187 Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma i współpracownicy opisują elektrochemię kwasu krokowego pod wysokim napięciem. Badania teoretyczne i eksperymentalne potwierdzają, że dwa enolany w kwasie krokowym wykazują około 4 V redoks, który może być wykorzystany do magazynowania energii.
Abstrakcyjny
Podczas gdy akumulatory organiczne przyciągnęły dużą uwagę ze względu na ich wysokie teoretyczne pojemności, organiczne materiały aktywne wysokiego napięcia (> 4 V w porównaniu z Li/Li+) pozostają niezbadane. W tym przypadku obliczenia teorii funkcjonału gęstości są łączone z pomiarami cyklicznej woltamperometrii w celu zbadania elektrochemii kwasu krokowego (CA) do zastosowania jako materiał katodowy akumulatora litowo-jonowego zarówno w elektrolitach sulfotlenku dimetylu, jak i γ-butyrolaktonu (GBL). Obliczenia DFT wykazują, że sól dwulitowa CA (CA–Li2) ma dwie grupy enolowe, które przechodzą reakcje redoks powyżej 4,0 V, oraz teoretyczną gęstość energii na poziomie materiału 1949 Wh kg–1 do przechowywania czterech jonów litu w GBL — przekraczającą wartość obu konwencjonalne nieorganiczne i znane organiczne materiały katodowe. Pomiary woltamperometrii cyklicznej ujawniają wysoce odwracalną reakcję redoks grupy enolowej przy ~4 V w obu elektrolitach. Testy wydajności baterii CA jako katody litowo-jonowej baterii w GBL wykazały dwa plateau napięcia rozładowania przy 3,9 i 3,1 V oraz pojemność rozładowania 102,2 mAh g-1 bez utraty pojemności po pięciu cyklach. Przy wyższych napięciach rozładowania w porównaniu ze znanymi, najnowocześniejszymi małymi cząsteczkami organicznymi, CA może być głównym kandydatem na materiał katodowy dla przyszłych akumulatorów litowo-jonowych o wysokiej gęstości energii.
15 kwietnia zespół badawczo-rozwojowy z Changzhou Liyuan New Energy Co ogłosił w Nanjing, że firma dokonała przełomu technologicznego w zakresie materiału katodowego LFP, który znacznie poprawił wydajność LFP, a także szybkość ładowania w niskiej temperaturze.
Pojazd elektryczny zasilany konwencjonalnym akumulatorem LFP ma swoją oczywistą wadę lęku przed zasięgiem, tzn. jego zasięg często wynosi około 50% jego deklarowanego zakresu NEDC / WLTP / EPA w niskich temperaturach, takich jak -20℃.
Nowy materiał LFP, „LFP-1”, został rzekomo opracowany przez ponad 20 ekspertów ds. Badań i rozwoju z Centrum Badawczego w Shenzhen po ponad 2000 powtórzonych eksperymentów w ciągu ośmiu lat, a zespół badawczo-rozwojowy zdobył z nim 5 patentów.
Przełomowe osiągi „LFP-1” mają zostać osiągnięte poprzez ustanowienie szybkich kanałów transportowych jonów litu wewnątrz materiału katody wraz z najnowocześniejszą technologią „sfer energetycznych”; oraz cechy materiału:
Zwiększenie szybkości rozładowywania baterii LFP z 55% do 85% przy -20℃ oraz z prawie zera do 57% przy -40℃.
Zasięg 500 kilometrów w zaledwie 15 minutach szybkiego ładowania 4C. Dla porównania, pojazd elektryczny zasilany konwencjonalnym akumulatorem LFP potrzebuje zwykle 40 minut szybkiego ładowania, aby osiągnąć zasięg około 550 kilometrów.
Poworks
Poworks jest profesjonalnym producentem i dostawcą związków litu.
Zbudowano pierwsze panele słoneczne
Panele słoneczne rok później
Baza energii słonecznej pięć lat później
