Espera-se que sistema de fornecimento de energia de baixo carbono seja construído

2024-07-21 | Jerry Huang

Em 15 de julho de 2024, a Comissão Nacional de Desenvolvimento e Reforma (NDRC) da China e a Administração Nacional de Energia (NEA) emitiram o “Programa de Transformação e Construção de Centrais Elétricas a Carvão com Baixo Carbono (2024-2027)”, que menciona que: Até 2025 , os projetos de transformação de baixo carbono das primeiras centrais elétricas a carvão serão todos iniciados e um conjunto de tecnologias energéticas de baixo carbono serão colocadas em aplicação; as emissões de carbono dos projetos relevantes serão reduzidas em cerca de 20% por quilowatt-hora em comparação com 2023, mesmo obviamente inferior às emissões de carbono das centrais elétricas avançadas a carvão existentes, explorando assim uma experiência valiosa para a produção limpa e de baixo custo. -transformação de carbono de centrais eléctricas a carvão. Ao adaptar a transformação hipocarbónica das unidades eléctricas a carvão existentes e a construção de novas unidades eléctricas a carvão hipocarbónica de forma coordenada, pretendemos acelerar a construção de um novo sistema energético que seja limpo, hipocarbónico, seguro e altamente eficiente.

De acordo com previsões relevantes, até 2030, as emissões de CO2 das centrais eléctricas a carvão serão de cerca de 4 mil milhões de toneladas. Portanto, as tecnologias de baixo carbono da indústria de energia a carvão são o principal apoio para alcançar a meta da China de 'Pico de Carbono 2030 - 2060 e Carbono Neutro'. Então, como poderia a indústria energética do carvão alcançar a descarbonização?

01 Métodos de transformação e construção de descarbonização de energia a carvão

De acordo com o Programa de Transformação e Construção de Centrais Elétricas a Carvão com Baixo Carbono (2024-2027), existem três formas específicas de transformar a energia a carvão em energia de baixa carbonização:

1, mistura de biomassa. Ao utilizar recursos de biomassa, como resíduos agrícolas e florestais, resíduos de plantas e culturas de energias renováveis, e tendo em consideração o fornecimento sustentável de recursos de biomassa, a segurança, a flexibilidade, a eficiência operacional e a viabilidade económica, as unidades geradoras de energia alimentadas a carvão deverão ser acopladas à biomassa. Geração de energia. Após a transformação e construção, as centrais eléctricas a carvão deverão ter a capacidade de misturar mais de 10% de combustíveis de biomassa, reduzindo assim significativamente o consumo de carvão e as emissões de carbono.

2, mistura de amônia verde. Usando a mistura de amônia verde com unidades de energia a carvão para gerar eletricidade e substituir parte do carvão. As unidades eléctricas a carvão devem ter a capacidade de queimar mais de 10% de amoníaco verde após a transformação e construção, com o objectivo de que o consumo de carvão e os níveis de emissão de carbono possam ser obviamente reduzidos.

3, Captura, utilização e armazenamento de carbono. Adote métodos químicos, adsorção, membrana e outras tecnologias para separar e capturar dióxido de carbono nos gases de combustão de caldeiras a carvão. Capture, purifique e comprima o dióxido de carbono através do ajuste de pressão e temperatura. Promover a aplicação de tecnologias geológicas, como a condução eficiente de petróleo por dióxido de carbono. Use tecnologias químicas como dióxido de carbono mais hidrogênio para obter metanol. Implementar o armazenamento geológico de dióxido de carbono de acordo com as condições locais.

02 Caminhos de transição para energia a carvão com baixo teor de carbono

A expansão da energia limpa, incluindo a energia hidroeléctrica, a energia eólica e a energia solar, é a chave para concretizar os planos de fornecimento de energia com baixo teor de carbono. Depois de satisfazer a procura incremental de energia, é necessária uma maior substituição da energia a carvão existente para a transição energética de baixo carbono. Depois de 2030, a energia não fóssil substituirá a energia a carvão existente e tornar-se-á a maior parte do fornecimento de energia; e depois de 2050, a quota de produção de energia a carvão será inferior a 5% no fornecimento total de energia da China.

De acordo com um estudo da Universidade Renmin da China sobre as perspectivas de desenvolvimento da transição de baixo carbono da energia a carvão na China, ela pode ser dividida nas três etapas seguintes:

1, De agora em diante até 2030, como período de preparação para a transição de baixo carbono, a capacidade de energia do carvão ainda crescerá moderadamente antes de 2030, ao mesmo tempo, a nova energia se tornará a maior parte do aumento da oferta de energia e a participação da energia eólica e solar a capacidade instalada será superior a 40% até 2030.

2, Ano 2030-2045 como o período de transição rápida, após 2030, a parcela da energia eólica e solar excederá rapidamente a da energia do carvão, tornando-se a principal fonte de energia do sistema de energia. As centrais eléctricas a carvão precisam de ser acopladas à tecnologia de biomassa, CCUS e outras tecnologias limpas de baixo carbono, reduzindo assim as emissões de carbono.

3, Ano 2045 -2060 como período de fortalecimento e melhoria do fornecimento de energia, até 2050 a demanda por eletricidade estará saturada, a energia do carvão será completamente transformada em uma fonte de alimentação de ajuste, servindo à digestão e absorção da principal potência da energia eólica-solar e fornecendo energia de emergência e sobressalente.

Aqui está um exemplo de base de poder no deserto de Kubuqi. A capacidade total planejada da base energética de Kubuqi é de 16 milhões de quilowatts, incluindo energia fotovoltaica de 8 milhões de quilowatts, energia eólica de 4 milhões de quilowatts e capacidade avançada de energia a carvão de alta eficiência de 4 milhões de quilowatts. Os projetos de energia solar construídos são espetaculares, com 2 milhões de kW de capacidade fotovoltaica instalada já em operação. Se todos os projetos forem totalmente concluídos, estima-se que cerca de 40 mil milhões de kWh de eletricidade possam ser entregues a milhões de famílias por ano, sendo que a energia limpa representa mais de 50% do total, o que equivale a poupar cerca de 6 milhões de toneladas de carvão padrão e reduzindo as emissões de dióxido de carbono em cerca de 16 milhões de toneladas anualmente. Está previsto que mais bases de energia limpa estejam a caminho. Painéis solares construídos pela primeira vez Painéis solares um ano depois Base de energia solar cinco anos depois

Quanto aos VE e à sua infraestrutura de carregamento, de acordo com as estatísticas, até ao final de maio de 2024, o número total de infraestruturas de carregamento de VE tinha acumulado 9,92 milhões de unidades em toda a China, um aumento de 56% em relação ao ano anterior. Entre eles, as instalações de carregamento públicas e o setor privado aumentaram para 3,05 milhões de unidades e 6,87 milhões, respetivamente, com taxas de crescimento de 46% e 61% em relação ao ano anterior, respetivamente. Isto significa que a China construiu a maior rede de infraestruturas de carregamento do mundo, cobrindo a mais ampla área de serviço e variedade de tipos de carregamento.

Método verde altamente eficiente e econômico lançado para reciclagem de LCO e LIBs ternários

2023-09-16 | Jerry Huang

Nota do editor: As baterias de íons de lítio são agora amplamente utilizadas em uma variedade de dispositivos eletrônicos, veículos elétricos e armazenamento de energia em escala de rede. A procura global por baterias de iões de lítio continua a crescer significativamente. Estima-se que, até 2030, o volume global de baterias de iões de lítio usadas excederá 11 milhões de toneladas, o que se tornará uma enorme fonte de poluição que poderá ameaçar seriamente o ambiente e a saúde pública. Ao mesmo tempo, a crescente procura de baterias de iões de lítio traduz-se numa procura crescente de lítio e cobalto. Por outro lado, o teor de lítio e cobalto nos cátodos LIB chega a 15% e 7% em peso, respectivamente, o que é muito maior do que em minérios e salmouras. Portanto, a recuperação de elementos metálicos em cátodos LIB gastos é de grande importância ambiental, social e económica. Atualmente, a recuperação de baterias de íon-lítio é dividida principalmente em três etapas: pré-tratamento, extração de metal e separação de metal. Na pesquisa e desenvolvimento da etapa de extração de metais do processo de reciclagem, o processo hidrometalúrgico é uma das opções mais viáveis devido à sua alta taxa de lixiviação de metais e pureza satisfatória dos produtos recuperados. Contudo, o processo não é tão amigo do ambiente, nem altamente económico, porque a utilização de ácidos inorgânicos traz consigo subprodutos perigosos; enquanto os ácidos orgânicos requerem agentes redutores adicionais ou tempos de reação mais longos e temperaturas mais altas para recuperação de metal.

Pesquisadores da equipe de Zhong Lin Wang nos trazem um método possível que é verde, altamente eficiente e econômico para reciclar LIBs, incluindo baterias de óxido de cobalto e lítio (LCO) e baterias ternárias de lítio.

Abstrato

Com a tendência global para a neutralidade carbónica, a procura por baterias de iões de lítio (LIBs) está a aumentar continuamente. No entanto, os atuais métodos de reciclagem de LIBs usados necessitam de melhorias urgentes em termos de compatibilidade ecológica, custos e eficiência. Aqui propomos um método mecanocatalítico, denominado eletrocatálise de contato, utilizando radicais gerados pela eletrificação de contato para promover a lixiviação do metal sob a onda ultrassônica. Também usamos SiO2 como catalisador reciclável no processo. Para baterias de óxido de cobalto (III) de lítio, a eficiência de lixiviação atingiu 100% para lítio e 92,19% para cobalto a 90 °C em 6 horas. Para baterias ternárias de lítio, as eficiências de lixiviação de lítio, níquel, manganês e cobalto atingiram 94,56%, 96,62%, 96,54% e 98,39% a 70 °C, respectivamente, em 6 horas. Prevemos que este método pode fornecer uma abordagem ecológica, de alta eficiência e econômica para a reciclagem de LIB, atendendo à demanda exponencialmente crescente por produções de LIB.

Referência

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

Lançado um método eficiente, ecológico e econômico para reciclagem de baterias LFP

2023-09-16 | Jerry Huang

Nota do editor: As baterias de íons de lítio são agora amplamente utilizadas em uma variedade de dispositivos eletrônicos, veículos elétricos e armazenamento de energia em escala de rede. A procura global por baterias de iões de lítio continua a crescer significativamente. Estima-se que, até 2030, o volume global de baterias de iões de lítio usadas excederá 11 milhões de toneladas, o que se tornará uma enorme fonte de poluição que poderá ameaçar seriamente o ambiente e a saúde pública. Ao mesmo tempo, a crescente procura de baterias de iões de lítio traduz-se numa procura crescente de lítio e cobalto. Por outro lado, o teor de lítio e cobalto nos cátodos LIB chega a 15% e 7% em peso, respectivamente, o que é muito maior do que em minérios e salmouras. Portanto, a recuperação de elementos metálicos em cátodos LIB gastos é de grande importância ambiental, social e económica. Atualmente, a recuperação de baterias de íon-lítio é dividida principalmente em três etapas: pré-tratamento, extração de metal e separação de metal. Na pesquisa e desenvolvimento da etapa de extração de metais do processo de reciclagem, o processo hidrometalúrgico é uma das opções mais viáveis devido à sua alta taxa de lixiviação de metais e pureza satisfatória dos produtos recuperados. Contudo, o processo não é tão amigo do ambiente, nem altamente económico, porque a utilização de ácidos inorgânicos traz consigo subprodutos perigosos; enquanto os ácidos orgânicos requerem agentes redutores adicionais ou tempos de reação mais longos e temperaturas mais altas para recuperação de metal.

Pesquisadores da equipe de Zhong Lin Wang nos trazem um possível método que é verde, altamente eficiente e econômico para reciclar LIBs, especialmente baterias LFP.

Abstrato

A reciclagem de baterias de fosfato de ferro-lítio (LFPs), que representam mais de 32% da participação mundial no mercado de baterias de íon-lítio (LIB), chamou a atenção devido aos valiosos recursos de elementos e às preocupações ambientais. No entanto, as tecnologias de reciclagem de última geração, que normalmente se baseiam em métodos eletroquímicos ou de lixiviação química, apresentam problemas críticos, como procedimentos tediosos, enorme consumo de produtos químicos/eletricidade e poluição secundária. Aqui, relatamos um sistema inovador autoalimentado composto por um reator eletroquímico de reciclagem LIB e um nanogerador triboelétrico (TENG) para reciclagem de LFP gasto. No reator eletroquímico de reciclagem LIB, o par Cl-/ClO- gerado eletroquimicamente em solução de NaCl é adotado como mediador redox para quebrar LFP em FePO4 e Li+ através da reação de direcionamento redox sem produtos químicos extras. Além disso, um TENG que utiliza componentes descartados de LIBs, incluindo invólucros, filmes plásticos de alumínio e coletores de corrente, foi projetado para minimizar drasticamente os poluentes secundários. Além disso, o TENG capta energia eólica, fornecendo uma potência de 0,21 W para alimentar o sistema de reciclagem eletroquímica e carregar baterias. Portanto, o sistema proposto para reciclagem de LFP gasto apresenta alta pureza (Li2CO3, 99,70% e FePO4, 99,75%), recursos autoalimentados, procedimento de tratamento simplificado e alto lucro, o que pode promover a sustentabilidade das tecnologias LIB.

Referência

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

Baterias de íon de lítio de carga rápida 50C usando um ânodo de grafite

2022-11-01 |

Abstrato

As baterias de íon-lítio invadiram o mercado de veículos elétricos com altas densidades de energia, mas ainda sofrem de cinética lenta limitada pelo ânodo de grafite. Aqui, eletrólitos que permitem carregamento extremamente rápido (XFC) de um ânodo de grafite microdimensionado sem revestimento de Li são projetados. Caracterização abrangente e simulações sobre a difusão de Li+ no eletrólito a granel, processo de transferência de carga e a interfase de eletrólito sólido (SEI) demonstram que alta condutividade iônica, baixa energia de dessolvatação de Li+ e SEI protetor são essenciais para XFC. Com base no critério, dois eletrólitos de carregamento rápido são projetados: LiFSI de 1,8 m de baixa tensão em 1,3-dioxolano (para células LiFePO4||grafite) e LiPF6 de 1,0 m de alta tensão em uma mistura de carbonato de 4-fluoroetileno e acetonitrila (7:3 por vol) (para células LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafite). O eletrólito anterior permite que o eletrodo de grafite atinja 180 mAh g−1 a 50C (1C = 370 mAh g−1), que é 10 vezes maior do que um eletrólito convencional. O último eletrólito permite que as células LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafite (2 mAh cm−2, relação N/P = 1) forneçam uma capacidade reversível recorde de 170 mAh g−1 com carga de 4C e descarga de 0,3C . Este trabalho revela os principais mecanismos para XFC e fornece princípios instrutivos de design de eletrólitos para LIBs práticos de carregamento rápido com anodos de grafite.

Referências

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

Bateria de íons de lítio de alta tensão e alta densidade energética é considerada de baixo custo e livre de metais

2022-07-10 | Jerry Huang

Nota do editor: Os pesquisadores relatam uma eletroquímica inovadora de alta tensão e alta densidade de energia da bateria de íons de lítio que é econômica e livre de metais (amiga do meio ambiente). Esta bateria orgânica de íon de lítio de classe 4 V apresenta alta capacidade teórica e alta tensão, enquanto seus materiais catódicos e eletrólitos práticos permanecem inexplorados.

As pequenas moléculas orgânicas redox-ativas são aplicáveis para cátodos de bateria de íons de lítio de alta tensão (>4 V)?

Por: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Publicado pela primeira vez: 10 de março de 2022 na Advanced Science

4 baterias de íon de lítio orgânico classe V

Enquanto as baterias orgânicas de íons de lítio atraíram grande atenção devido às suas altas capacidades teóricas, os materiais catódicos orgânicos de alta tensão permanecem inexplorados. No artigo número 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma e colaboradores relatam a eletroquímica do ácido crocônico em alta voltagem. Investigações teóricas e experimentais confirmam que os dois enolatos em ácido crocônico apresentam cerca de 4 V redox, que podem ser utilizados para armazenamento de energia.

Abstrato

Enquanto as baterias orgânicas têm atraído grande atenção devido às suas altas capacidades teóricas, os materiais ativos orgânicos de alta tensão (> 4 V vs Li/Li+) permanecem inexplorados. Aqui, os cálculos da teoria funcional da densidade são combinados com medições de voltametria cíclica para investigar a eletroquímica do ácido crocônico (CA) para uso como um material de cátodo de bateria de íons de lítio em eletrólitos de dimetil sulfóxido e γ-butirolactona (GBL). Cálculos de DFT demonstram que o sal de dilítio CA (CA-Li2) tem dois grupos enolatos que sofrem reações redox acima de 4,0 V e uma densidade de energia teórica em nível de material de 1949 Wh kg–1 para armazenar quatro íons de lítio em GBL – excedendo o valor de ambos materiais catódicos inorgânicos convencionais e orgânicos conhecidos. As medições de voltametria cíclica revelam uma reação redox altamente reversível pelo grupo enolato em ≈4 V em ambos os eletrólitos. Testes de desempenho de bateria de CA como cátodo de bateria de íons de lítio em GBL mostram dois platôs de tensão de descarga em 3,9 e 3,1 V e uma capacidade de descarga de 102,2 mAh g–1 sem perda de capacidade após cinco ciclos. Com as voltagens de descarga mais altas em comparação com as moléculas pequenas orgânicas conhecidas e de última geração, a CA promete ser um candidato principal a material catódico para futuras baterias orgânicas de íons de lítio de alta densidade de energia.

Referências:

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

Revelada uma tecnologia inovadora de LFP de baixa temperatura

2022-04-19 | Jerry Huang

Em 15 de abril, uma equipe de P&D da Changzhou Liyuan New Energy Co anunciou em Nanjing que a empresa havia feito um avanço tecnológico no material de cátodo LFP, o que melhorou significativamente o desempenho do LFP, bem como a taxa de carregamento, em baixa temperatura.

Um EV alimentado por bateria LFP convencional tem sua própria desvantagem óbvia de ansiedade de alcance, ou seja, seu alcance geralmente é de cerca de 50% do alcance NEDC / WLTP / EPA reivindicado em baixas temperaturas, como -20 ℃.

O novo material LFP, "LFP-1", foi desenvolvido por mais de 20 especialistas em P&D de seu Centro de Pesquisa de Shenzhen após mais de 2.000 experimentos repetidos em oito anos e a equipe de P&D ganhou 5 patentes com ele.

Os desempenhos inovadores do “LFP-1” são relatados como sendo alcançados através do estabelecimento de canais de transporte de íons de lítio de alta velocidade dentro do material do cátodo, juntamente com a tecnologia de “esferas de energia” de última geração; e as características do material:

• Aumentando a taxa de capacidade de descarga da bateria LFP de 55% para 85% a -20℃ graus, e de quase zero a 57% a -40℃ graus.

• Alcançando um alcance de 500 quilômetros em apenas 15 minutos de carregamento rápido com taxa 4C. Em comparação, um EV alimentado por bateria LFP convencional geralmente precisa de 40 minutos de carga rápida para atingir um alcance de cerca de 550 quilômetros.

O sódio será a próxima solução?

2022-04-08 | Jerry Huang

Em 2020, os envolvidos no mercado de veículos elétricos especulavam com entusiasmo que a diminuição do custo das baterias alimentadas por lítio traria um rápido crescimento das vendas de veículos elétricos em todo o mundo, e realmente aconteceu.

Quando se trata do primeiro trimestre de 2022, a maioria de nós não está pronta para enfrentar a “Loucura de março”, disse Jow Lowry, da Global Lithium LLC, sobre um aumento dramático no preço do carbonato de lítio e hidróxido de lítio em fevereiro e no início Marchar. No entanto, ele sente que os altos preços do lítio não vão criar a destruição da demanda do mercado de veículos elétricos. “Temos preços altos do lítio porque a falta de investimento criou o desequilíbrio entre oferta e demanda. Não acredito que isso vá destruir a demanda. Acredito que seja, mais corretamente colocado, vai encaminhar a demanda. A revolução dos veículos elétricos será limitada nesta década pela falta de suprimento de lítio. Não há dúvidas sobre isso agora”, diz o Sr. Jow Lowry.

Apesar dos preços recordes de lítio, muitos outros materiais de bateria, como níquel, cobalto e alumínio, também enfrentaram uma onda histórica de aumento de preço no primeiro trimestre deste ano, o que resultou em aumento contínuo do custo da bateria e mais de 20 anúncios de OEM de seu EV aumento de preços em março de 2022.

Então, para onde está indo a bateria de lítio? Alguns especialistas dizem que as baterias de lítio irão para EVs de médio e alto padrão, eletrônicos de consumo, veículos marítimos elétricos e veículos aéreos, etc.

E quanto ao nível básico de EV e armazenamento de energia? As baterias de química de sódio serão outra opção para eles? Há sódio abundante e outros recursos na terra para baterias de sódio, que se acredita serem econômicas e ecológicas. Existem outras soluções de bateria que são altamente escaláveis? Vamos esperar e ver quais avanços de pesquisa virão a seguir.

Corrida de química celular: sistemas de lítio vs sódio

2021-12-08 | Jerry Huang

A pesquisa dedicada às baterias de lítio-enxofre (Li / S ₈ ) e lítio-oxigênio (Li / O ₂ ) em temperatura ambiente aumentou significativamente nos últimos dez anos. A corrida para desenvolver tais sistemas celulares é motivada principalmente pela densidade de energia teórica muito alta e pela abundância de enxofre e oxigênio. A química celular, no entanto, é complexa e o progresso em direção ao desenvolvimento de dispositivos práticos continua sendo dificultado por algumas questões fundamentais, que atualmente estão sendo abordadas por várias abordagens.

Surpreendentemente, não se sabe muito sobre os sistemas análogos de bateria à base de sódio, embora as baterias Na / S ₈ e Na / NiCl _{2 de} alta temperatura já comercializadas sugiram que uma bateria recarregável à base de sódio é viável em grande escala. Além disso, a abundância natural de sódio é um atrativo benefício para o desenvolvimento de baterias baseadas em componentes de baixo custo.

Esta revisão fornece um resumo do conhecimento do estado da arte sobre baterias de lítio-enxofre e lítio-oxigênio e uma comparação direta com os sistemas análogos de sódio. As propriedades gerais, principais benefícios e desafios, estratégias recentes para melhorias de desempenho e diretrizes gerais para desenvolvimento futuro são resumidos e discutidos criticamente. Em geral, a substituição do lítio por sódio tem um forte impacto nas propriedades gerais da reação celular e podem ser esperadas diferenças no transporte de íons, estabilidade de fase, potencial do eletrodo, densidade de energia, etc.

Se essas diferenças irão beneficiar uma química celular mais reversível ainda é uma questão em aberto, mas alguns dos primeiros relatórios sobre as _{células Na / S 8} e Na / O ₂ à temperatura ambiente já mostram algumas diferenças interessantes em comparação com o Li / S ₈ e Sistemas Li / O _2.

As baterias recarregáveis de íons de lítio (LIBs) se tornaram rapidamente a forma mais importante de armazenamento de energia para todos os aplicativos móveis desde sua comercialização no início dos anos 1990. Isso se deve principalmente à sua densidade de energia incomparável, que facilmente supera outros sistemas de bateria recarregável, como metal-hidreto ou chumbo-ácido. No entanto, a necessidade contínua de armazenar eletricidade de forma ainda mais segura, compacta e acessível exige pesquisa e desenvolvimento contínuos.

A necessidade de armazenamento de energia estacionária de baixo custo tornou-se um desafio adicional, o que também desencadeia pesquisas sobre baterias alternativas. Os principais esforços são direcionados para melhorias contínuas das diferentes tecnologias de íons de lítio, por meio de embalagem e processamento mais eficientes, eletrólitos melhores e materiais de eletrodo otimizados, por exemplo. Embora progressos significativos tenham sido alcançados em relação à densidade de energia nos últimos anos, o aumento na densidade de energia (volumétrica e gravimetricamente) foi relativamente pequeno. Uma comparação de diferentes tecnologias de bateria em relação às suas densidades de energia é mostrada na Figura 1.

Figura 1: Densidades de energia teóricas e (estimadas) práticas de diferentes baterias recarregáveis: Pb-ácido - ácido de chumbo, NiMH - hidreto metálico de níquel, íon-Na - estimativa derivada de dados para íon-lítio assumindo uma tensão de célula ligeiramente mais baixa, Li- íon - média entre diferentes tipos, HT-Na / S ₈ - bateria de sódio-enxofre de alta temperatura, Li / S ₈ e Na / S ₈ - bateria de lítio-enxofre e sódio-enxofre assumindo Li ₂ S e Na2S como produtos de descarga, Li / O ₂ e Na / O ₂ - bateria de lítio-oxigênio (os valores teóricos incluem o peso do oxigênio e dependem da estequiometria do produto de descarga assumido, ou seja, óxido, peróxido ou superóxido). Observe que os valores para densidades de energia práticas podem variar amplamente dependendo do design da bateria (tamanho, alta potência, alta energia, célula única ou bateria) e do estado de desenvolvimento. Todos os valores para densidades de energia práticas referem-se ao nível da célula (exceto Pb-ácido, 12 V). Os valores das _{baterias Li / S 8} e Li / O ₂ foram retirados da literatura (citados no texto principal) e são usados para estimar as densidades de energia das células _{Na / S 8} e Na / O _2. Das tecnologias acima, apenas as tecnologias de ácido de chumbo, NiMH, íon-lítio e Na / S _{8 de} alta temperatura foram comercializadas até o momento.

Referências:

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

Tetrafluoroborato de lítio (LiBF4) como aditivo de eletrólito de bateria de íon-lítio

2021-12-05 | Jerry Huang

Tetrafluoroborato de lítio (LiBF ₄ ) usado como um aditivo de eletrólito para melhorar o desempenho do ciclo de LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ / célula de grafite (NMC532) em voltagem operacional mais alta é investigado.

Com adição de 1,0% em peso de LiBF4 no eletrólito, a capacidade de retenção da bateria de íon de lítio após 100 ciclos foi muito melhorada de 29,2% para 90,1% na tensão de 3,0 V-4,5 V. Para entender o mecanismo de aumento de retenção de capacidade em alta operação de tensão, as propriedades incluindo o desempenho da célula, o comportamento da impedância, bem como as características das propriedades interfaciais do eletrodo são examinados.

Verificou-se que o LiBF4 provavelmente participaria da formação do filme de interface em ambos os eletrodos. Os melhores desempenhos da célula são atribuídos à modificação dos componentes da camada de interface no ânodo de grafite e cátodo LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ , o que leva à redução da impedância interfacial.

Fonte: Zuo, Xiaoxi & Fan, Chengjie & Liu, Jiansheng & Xiao, Xin & Wu, Junhua & Nan, Junmin. (2013). Tetrafluoroborato de lítio como aditivo de eletrólito para melhorar o desempenho de alta tensão da bateria de íons de lítio. Journal of the Electrochemical Society. 160. A1199-A1204. 10.1149 / 2.066308jes. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.066308jes

Difluorofosfato de lítio vs difluorofosfato de sódio como aditivos de eletrólito de íon-lítio

2021-11-24 | Jerry Huang

O difluorofosfato de lítio (LiDFP, LFO) é muito útil como aditivo eletrolítico para melhorar o desempenho do ciclo de vida da bateria de íons de lítio e retenção da capacidade de descarga em alta temperatura, bem como reduzir a autodescarga. Enquanto o difluorofosfato de sódio tem desempenho semelhante na célula de bateria NMC532? Vamos dar uma olhada em um artigo publicado no Journal of The Electrochemical Society em 2020.

Conclusão: Três novos aditivos de eletrólito de sal de difluorofosfato foram sintetizados e avaliados em células NMC532 / bolsa de grafite. O difluorofosfato de amônio (AFO) é prontamente preparado por meio de uma reação de bancada em estado sólido de fluoreto de amônio e pentóxido de fósforo que requer apenas um leve aquecimento para iniciar. O melhor rendimento de difluorofosfato de sódio (NaFO) no presente estudo foi obtido pela reação de ácido difluorofosfórico e carbonato de sódio em 1,2-diemetoxietano em peneiras moleculares de 3 Å, um agente de secagem muito forte. O difluorofosfato de tetrametilamônio (MAFO) foi preparado a partir do NaFO via troca catiônica com cloreto de tetrametilamônio.

O NaFO é relatado como um aditivo de eletrólito muito bom, com desempenho semelhante em células NMC532 / gr como o aditivo de difluorofosfato de lítio (LFO) mais conhecido, cada um mostrando ~ 90% de retenção da capacidade de descarga após mais de 1.500 ciclos a 40 ° C. A estabilidade de longo prazo durante o ciclo entre 3,0–4,3 V se compara favoravelmente com, mas ainda assim, é inferior às células de referência de 2% VC 1% DTD relatadas por Harlow et al., Que têm ∼94% de retenção de capacidade após 1.500 ciclos. A natureza benéfica de ambos os aditivos é atribuída ao ânion difluorofosfato. Em contraste, AFO e MAFO são considerados aditivos eletrolíticos pobres. Sugere-se que isso seja devido à formação de nitreto de lítio para o primeiro. Não se sabe por que os cátions tetrametilamônio têm um efeito negativo na estabilidade celular.

Referências:

1. Síntese e avaliação de aditivos de eletrólito de sal de difluorofosfato para baterias de íons de lítio, Journal of The Electrochemical Society, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken e JR Dahn