Energiförsörjningssystem med låg kolhalt förväntas byggas

2024-07-21 | Jerry Huang

Den 15 juli 2024 utfärdade Kinas nationella utvecklings- och reformkommission (NDRC) och National Energy Administration (NEA) "Program on Low-Carbon Transformation and Construction of Coal Power Plants(2024-2027)", som nämner att: Senast 2025 , de första kolkraftverkens omvandlingsprojekt med låga koldioxidutsläpp kommer alla att startas, och ett gäng energitekniker med låga koldioxidutsläpp kommer att användas; koldioxidutsläppen från de relevanta projekten kommer att minska med cirka 20 % per kilowattimme jämfört med 2023, till och med uppenbart lägre än koldioxidutsläppen från de befintliga avancerade kolkraftverken, och därmed utforska värdefull erfarenhet för de rena och låga -kolomvandling av kolkraftverk. Genom att anpassa den koldioxidsnåla omvandlingen av de befintliga kolkraftverken och bygga nya kolkraftverk med låga koldioxidutsläpp på ett samordnat sätt, strävar vi efter att påskynda byggandet av ett nytt energisystem som är rent, koldioxidsnålt, säkert och mycket högt. effektiv.

Enligt relevanta prognoser kommer CO2-utsläppen från kolkraftverk år 2030 att vara cirka 4 miljarder ton. Därför är kolkraftindustrins lågkoldioxidteknologier det viktigaste stödet för att uppnå Kinas "2030 - 2060 Carbon Peak & Carbon Neutral"-mål. Så, hur kunde kolkraftsindustrin uppnå avkarbonisering?

01 Omvandling av kolkraft och konstruktionsmetoder

Enligt programmet för lågkoldioxidomvandling och konstruktion av kolkraftverk (2024-2027) finns det tre specifika sätt att omvandla kolkraft till lågkolning:

1, Biomassablandning. Genom att utnyttja biomassaresurser såsom jord- och skogsbruksavfall, avfallsanläggningar och förnybara energigrödor, och ta hänsyn till hållbar försörjning av biomassaresurser, säkerhet, flexibilitet, driftseffektivitet och ekonomisk genomförbarhet, bör koleldade kraftgenererande enheter kopplas till biomassa kraftgenerering. Efter omvandlingen och konstruktionen bör kolkraftverken ha förmågan att blanda mer än 10 % av biobränslen och därmed minska kolförbrukningen och koldioxidutsläppen avsevärt.

2, Grön ammoniakblandning. Genom att använda grön ammoniak som blandas med kolkraftenheter för att generera elektricitet och ersätta en del av kolet. Kolkraftaggregat bör ha förmågan att förbränna mer än 10 % grön ammoniak efter omvandling och konstruktion, med målet att kolförbrukningen och koldioxidutsläppen uppenbarligen kan minskas.

3, Kolavskiljning, användning och lagring. Använd kemiska metoder, adsorption, membran och andra tekniker för att separera och fånga upp koldioxid i rökgasen från koleldade pannor. Fånga upp, rena och komprimera koldioxid genom tryck- och temperaturjustering. Främja tillämpningen av geologisk teknik som effektiv oljedrivning med koldioxid. Använd kemisk teknik som koldioxid plus väte för att erhålla metanol. Genomför geologisk lagring av koldioxid enligt lokala förhållanden.

02 Övergångsvägar för kolkraft med låg kolhalt

Expansion av ren energi, inklusive vattenkraft, vindkraft och solenergi, är nyckeln till att förverkliga planerna för energiförsörjningen med låga koldioxidutsläpp. Efter att ha uppfyllt det ökande kraftbehovet behövs ytterligare utbyte av den befintliga kolkraften för energiomställningen med låga koldioxidutsläpp. Efter 2030 kommer icke-fossil energikraft att ersätta den befintliga kolkraften och bli den största delen av kraftförsörjningen; och efter 2050 kommer andelen koleldad kraftproduktion att vara mindre än 5 % av Kinas totala kraftförsörjning.

Enligt en studie från Renmin University of China om utvecklingsutsikterna för Kinas koldioxidsnåla övergång av kolkraft, kan den delas in i följande tre steg:

1, Från och med nu till 2030, som förberedelseperioden för en omställning med låga koldioxidutsläpp, kommer kolkraftskapaciteten fortfarande att växa måttligt före 2030, samtidigt som den nya energin blir majoriteten av elförsörjningen ökar, och andelen vind- och solkraft installerad kapacitet kommer att vara mer än 40 % till 2030.

2, år 2030-2045 som den snabba övergångsperioden, efter 2030, kommer andelen vind- och solkraft snabbt att överstiga kolkraftens andel, och blir kraftsystemets huvudkraftkälla. Kolkraftverk måste kopplas till biomassateknik, CCUS och andra rena tekniker med låga koldioxidutsläpp, vilket minskar koldioxidutsläppen.

3, år 2045 -2060 som förstärknings- och förbättringsperiod för kraftförsörjningen, år 2050 kommer efterfrågan på elektricitet att vara mättad, kolkraft kommer att omvandlas fullständigt till en justerbar kraftförsörjning, som tjänar smältningen och absorptionen av vind-solenergins huvudkraft och tillhandahåller nöd- och reservkraft.

Här är ett exempel på en maktbas i Kubuqi-öknen. Den totala planerade kapaciteten för Kubuqis kraftbas är 16 miljoner kilowatt, inklusive solcellseffekt på 8 miljoner kilowatt, vindkraft på 4 miljoner kilowatt och avancerad högeffektiv kolkraftkapacitet på 4 miljoner kilowatt. De solenergiprojekt som har byggts är spektakulära, med 2M kW installerad solcellskapacitet redan i drift. Om alla projekt är helt slutförda, beräknas det att cirka 40 miljarder kWh el kan levereras till miljontals familjer per år, med ren energi som står för mer än 50 % av det totala, vilket motsvarar en besparing på cirka 6 miljoner ton standardkol och minska koldioxidutsläppen med cirka 16 miljoner ton årligen. För att inte säga att fler rena energibaser kommer att vara på väg. Solpaneler byggdes först Solpaneler ett år senare Solenergibas fem år senare

När det gäller elbilar och dess laddningsinfrastruktur, enligt statistiken, i slutet av maj 2024 hade det totala antalet laddningsinfrastrukturer för elbilar ackumulerats till 9,92 miljoner enheter över hela Kina, en ökning med 56 % jämfört med föregående år. Bland dem hade offentliga laddningsanläggningar och den privata sektorn ökat till 3,05 miljoner enheter respektive 6,87 miljoner, med tillväxttakt på 46 % respektive 61 % på årsbasis. Detta betyder att Kina har byggt det största laddningsinfrastrukturnätverket i världen, som täcker det bredaste serviceområdet och utbudet av laddningstyper.

Grön, mycket effektiv och ekonomisk metod släppt för återvinning av LCO och ternära LIB

2023-09-16 | Jerry Huang

Redaktörens anmärkning: Litiumjonbatterier används nu flitigt i en mängd olika elektroniska enheter, elbilar och energilagring i nätskala. Den globala efterfrågan på litiumjonbatterier fortsätter att växa betydligt. Det uppskattas att år 2030 kommer den globala volymen förbrukade litiumjonbatterier att överstiga 11 miljoner ton, vilket kommer att bli en enorm föroreningskälla som allvarligt kan hota miljön och folkhälsan. Samtidigt leder den växande efterfrågan på litiumjonbatterier till en växande efterfrågan på litium och kobolt. Å andra sidan är halten litium och kobolt i LIB-katoder så hög som 15 % respektive 7 % vikt, vilket är mycket högre än i malmer och saltlösningar. Därför är återvinningen av metallelement i förbrukade LIB-katoder av stor miljömässig, social och ekonomisk betydelse. För närvarande är återvinningen av litiumjonbatterier huvudsakligen uppdelad i tre steg: förbehandling, metallextraktion och metallseparation. I forskning och utveckling av metallextraktionssteget i återvinningsprocessen är den hydrometallurgiska processen ett av de mest lönsamma alternativen på grund av dess höga metallurlakningshastighet och tillfredsställande renhet hos de återvunna produkterna. Processen är dock inte så miljövänlig och inte heller särskilt ekonomisk, eftersom användningen av oorganiska syror ger farliga biprodukter; medan organiska syror kräver ytterligare reduktionsmedel eller längre reaktionstider och högre temperaturer för metallåtervinning.

Forskare från Zhong Lin Wang-teamet ger oss en möjlig metod som är grön, mycket effektiv och ekonomisk för återvinning av LIB, inklusive litiumkoboltoxidbatterier (LCO) och ternära litiumbatterier.

Abstrakt

Med den globala trenden mot koldioxidneutralitet ökar efterfrågan på litiumjonbatterier (LIB) kontinuerligt. Nuvarande återvinningsmetoder för förbrukade LIB behöver dock brådskande förbättringar vad gäller miljövänlighet, kostnad och effektivitet. Här föreslår vi en mekano-katalytisk metod, kallad kontakt-elektro-katalys, som använder radikaler som genereras av kontaktelektrifiering för att främja metallläckage under ultraljudsvågen. Vi använder också SiO2 som en återvinningsbar katalysator i processen. För litiumkobolt(III)oxidbatterier nådde lakningseffektiviteten 100 % för litium och 92,19 % för kobolt vid 90 °C inom 6 timmar. För ternära litiumbatterier nådde urlakningseffektiviteten för litium, nickel, mangan och kobolt 94,56 %, 96,62 %, 96,54 % respektive 98,39 % vid 70 °C inom 6 timmar. Vi förutser att denna metod kan ge ett grönt, högeffektivt och ekonomiskt tillvägagångssätt för LIB-återvinning, och möta den exponentiellt växande efterfrågan på LIB-produktioner.

Referens

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

En effektiv grön och ekonomisk metod för återvinning av LFP-batterier

2023-09-16 | Jerry Huang

Redaktörens anmärkning: Litiumjonbatterier används nu flitigt i en mängd olika elektroniska enheter, elbilar och energilagring i nätskala. Den globala efterfrågan på litiumjonbatterier fortsätter att växa betydligt. Det uppskattas att år 2030 kommer den globala volymen förbrukade litiumjonbatterier att överstiga 11 miljoner ton, vilket kommer att bli en enorm föroreningskälla som allvarligt kan hota miljön och folkhälsan. Samtidigt leder den växande efterfrågan på litiumjonbatterier till en växande efterfrågan på litium och kobolt. Å andra sidan är halten litium och kobolt i LIB-katoder så hög som 15 % respektive 7 % vikt, vilket är mycket högre än i malmer och saltlösningar. Därför är återvinningen av metallelement i förbrukade LIB-katoder av stor miljömässig, social och ekonomisk betydelse. För närvarande är återvinningen av litiumjonbatterier huvudsakligen uppdelad i tre steg: förbehandling, metallextraktion och metallseparation. Vid forskning och utveckling av metallextraktionssteget i återvinningsprocessen är den hydrometallurgiska processen ett av de mest lönsamma alternativen på grund av dess höga metallurlakningshastighet och tillfredsställande renhet hos de återvunna produkterna. Processen är dock inte så miljövänlig och inte heller särskilt ekonomisk, eftersom användningen av oorganiska syror ger farliga biprodukter; medan organiska syror kräver ytterligare reduktionsmedel eller längre reaktionstider och högre temperaturer för metallåtervinning.

Forskare från Zhong Lin Wang-teamet ger oss en möjlig metod som är grön, mycket effektiv och ekonomisk för återvinning av LIB:er, särskilt LFP-batterier.

Abstrakt

Återvinningen av litiumjärnfosfatbatterier (LFP), som representerar mer än 32 % av den globala marknadsandelen för litiumjonbatterier (LIB), har väckt uppmärksamhet på grund av de värdefulla elementresurserna och miljöhänsyn. Men den senaste återvinningstekniken, som vanligtvis är baserad på elektrokemiska eller kemiska lakningsmetoder, har kritiska problem som tråkiga procedurer, enorm kemikalie-/elförbrukning och sekundära föroreningar. Här rapporterar vi ett innovativt självdrivet system som består av en elektrokemisk LIB-återvinningsreaktor och en triboelektrisk nanogenerator (TENG) för återvinning av förbrukad LFP. I den elektrokemiska LIB-återvinningsreaktorn används Cl−/ClO−-paret som genereras elektrokemiskt i NaCl-lösning som redoxmediator för att bryta ner LFP till FePO4 och Li+ via redoxmålreaktionen utan extra kemikalier. Dessutom är en TENG som använder kasserade komponenter från LIBs inklusive höljen, aluminium-plastfilmer och strömavtagare utformad för att drastiskt minimera sekundära föroreningar. Dessutom skördar TENG vindenergi och ger en effekt på 0,21 W för att driva det elektrokemiska återvinningssystemet och ladda batterier. Därför uppvisar det föreslagna systemet för återvinning av förbrukad LFP hög renhet (Li2CO3, 99,70% och FePO4, 99,75%), självförsörjande funktioner, förenklat behandlingsförfarande och en hög vinst, vilket kan främja hållbarheten hos LIB-teknologier.

Referens

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

50C snabbladdade Li-Ion-batterier med en grafitanod

2022-11-01 |

Abstrakt

Li-ion-batterier har gjort intåg på elfordonsmarknaden med höga energidensiteter, men de lider fortfarande av långsam kinetik som begränsas av grafitanoden. Här designas elektrolyter som möjliggör extrem snabb laddning (XFC) av en grafitanod i mikrostorlek utan Li-plätering. Omfattande karakterisering och simuleringar av diffusionen av Li+ i bulkelektrolyten, laddningsöverföringsprocessen och den fasta elektrolytens interfas (SEI) visar att hög jonkonduktivitet, låg desolvationsenergi för Li+ och skyddande SEI är väsentliga för XFC. Baserat på kriteriet utformas två snabbladdande elektrolyter: lågspänning 1,8 m LiFSI i 1,3-dioxolan (för LiFePO4||grafitceller) och högspänning 1,0 m LiPF6 i en blandning av 4-fluoretylenkarbonat och acetonitril (7:3 i volym) (för LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafitceller). Den förstnämnda elektrolyten gör det möjligt för grafitelektroden att uppnå 180 mAh g−1 vid 50C (1C = 370 mAh g−1), vilket är 10 gånger högre än en konventionell elektrolyt. Den senare elektrolyten gör det möjligt för LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||grafitceller (2 mAh cm−2, N/P-förhållande = 1) att ge en rekordstor reversibel kapacitet på 170 mAh g−1 vid 4C laddning och 0,3C urladdning . Detta arbete avslöjar nyckelmekanismerna för XFC och tillhandahåller instruktiva principer för elektrolytdesign för praktiska snabbladdande LIB:er med grafitanoder.

Referenser

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

Högspännings Li-ion-batteri med hög energidensitet som rapporteras vara billigt och metallfritt

2022-07-10 | Jerry Huang

Redaktörens anteckning: Forskare rapporterar en banbrytande högspänningselektrokemi med hög energitäthet för litiumjonbatterier som är ekonomisk och metallfri (miljövänlig). Detta 4 V-klass organiska litiumjonbatteri har hög teoretisk kapacitet och hög spänning, medan deras praktiska katodmaterial och elektrolyter förblir outforskade.

Är redoxaktiva organiska små molekyler lämpliga för högspännings (>4 V) litiumjonbatterikatoder?

Av: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Första gången publicerad: 10 mars 2022 på Advanced Science

4 V-klass organiska litiumjonbatterier

Medan organiska litiumjonbatterier har väckt stor uppmärksamhet på grund av sin höga teoretiska kapacitet, är högspänningsorganiska katodmaterial fortfarande outforskade. I artikelnummer 2200187 rapporterar Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma och medarbetare elektrokemin hos krokonsyra vid hög spänning. Teoretiska och experimentella undersökningar bekräftar att de två enolaterna i krokonsyra visar runt 4 V redox, som kan användas för energilagring.

Abstrakt

Medan organiska batterier har väckt stor uppmärksamhet på grund av sin höga teoretiska kapacitet, är högspänningsorganiska aktiva material (> 4 V vs Li/Li+) fortfarande outforskade. Här kombineras densitetsfunktionella teoriberäkningar med cykliska voltammetrimätningar för att undersöka elektrokemin hos krokonsyra (CA) för användning som ett litiumjonbatteri-katodmaterial i både dimetylsulfoxid och γ-butyrolakton (GBL) elektrolyter. DFT-beräkningar visar att CA-dilitiumsalt (CA–Li2) har två enolatgrupper som genomgår redoxreaktioner över 4,0 V och en teoretisk energitäthet på materialnivå på 1949 Wh kg–1 för lagring av fyra litiumjoner i GBL – som överstiger värdet av båda konventionella oorganiska och kända organiska katodmaterial. Mätningar av cyklisk voltammetri avslöjar en mycket reversibel redoxreaktion av enolatgruppen vid ≈4 V i båda elektrolyterna. Batteriprestandatest av CA som litiumjonbatterikatod i GBL visar två urladdningsspänningsplatåer vid 3,9 och 3,1 V och en urladdningskapacitet på 102,2 mAh g–1 utan kapacitetsförlust efter fem cykler. Med de högre urladdningsspänningarna jämfört med de kända, state-of-the-art organiska små molekylerna, lovar CA att vara en främsta katod-materialkandidat för framtida högenergi-densitet litiumjon organiska batterier.

Referenser:

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

En banbrytande teknologi för lågtemperatur-LFP avslöjad

2022-04-19 | Jerry Huang

Den 15 april gjorde ett FoU-team från Changzhou Liyuan New Energy Co ett tillkännagivande i Nanjing att företaget hade gjort ett tekniskt genombrott för LFP-katodmaterial, vilket avsevärt förbättrade LFP:s prestanda, såväl som laddningshastigheten, vid låg temperatur.

En elbil som drivs av ett konventionellt LFP-batteri har sin egen uppenbara nackdel med räckviddsångest, det vill säga att dess räckvidd ofta är runt 50 % av det påstådda NEDC/WLTP/EPA-intervallet vid låga temperaturer som -20℃.

Det nya LFP-materialet, "LFP-1", påstås vara utvecklat av mer än 20 FoU-experter från dess Shenzhen Research Center efter mer än 2 000 upprepade experiment på åtta år och FoU-teamet har vunnit 5 patent med det.

Genombrottsprestandan för "LFP-1" rapporteras uppnås genom att etablera höghastighets-litiumjontransportkanaler inuti katodmaterialet tillsammans med den senaste tekniken för "energisfärer"; och materialegenskaperna:

• Ökar urladdningskapaciteten för LFP-batterier från 55 % till 85 % vid -20 ℃ grader och från nästan noll till 57 % vid -40 ℃ grader.

• Uppnå en räckvidd på 500 kilometer på bara 15 minuters 4C-hastighets snabbladdning. Som jämförelse behöver en elbil som drivs av ett konventionellt LFP-batteri vanligtvis 40 minuters snabbladdning för att uppnå en räckvidd på cirka 550 kilometer.

Blir natrium nästa lösning?

2022-04-08 | Jerry Huang

År 2020 spekulerade EV-marknadens aktörer ivrigt att kostnadsminskningen för litiumdrivna batterier skulle ge en snabb tillväxt av EV-försäljningen över hela världen, och det gjorde den verkligen.

När det gäller det första kvartalet 2022 är de flesta av oss helt enkelt inte redo att möta "marsgalenskapen", sa Jow Lowry från Global Lithium LLC om en dramatisk prisökning på litiumkarbonat och litiumhydroxid i februari och början Mars. Han anser dock att höga litiumpriser inte kommer att skapa efterfrågeförstöring från elbilsmarknaden. "Vi har höga litiumpriser på grund av bristen på investeringar som har skapat obalansen mellan utbud och efterfrågan. Jag tror inte att detta kommer att förstöra efterfrågan. Jag tror att det är, mer korrekt uttryckt, det kommer att skicka efterfrågan. EV-revolutionen kommer att begränsas under detta decennium av brist på litiumtillförsel. Det är ingen tvekan om det nu, säger Jow Lowry.

Trots de rekordhöga litiumpriserna har många andra batterimaterial, som nickel, kobolt och aluminium, också mött en historisk våg av prisökningar under första kvartalet i år, vilket resulterade i fortsatt batterikostnadsökning och mer än 20 OEM:s tillkännagivanden av sin EV prishöjning i mars 2022.

Så vart är litiumbatteriet på väg? Vissa experter säger att litiumbatterier kommer att gå till medelstora och avancerade elbilar, konsumentelektronik, elektriska marina fordon och flygfordon, etc.

Hur är det med ingångsnivån för elbilar och energilagring? Kommer natriumkemibatterier vara ett annat val för dem? Det finns rikligt med natrium och andra resurser på jorden för natriumbatterier, vilket tros vara ekonomiskt och miljövänligt. Finns det några andra batterilösningar som är mycket skalbara? Låt oss vänta och se vilka forskningsgenombrott som kommer härnäst.

Cell Chemistry Race: Litium vs Sodium Systems

2021-12-08 | Jerry Huang

Forskning som ägnas åt rumstempererade litium-svavel- (Li/S ₈ ) och litium-syre- (Li/O ₂ )-batterier har ökat markant under de senaste tio åren. Kapplöpet att utveckla sådana cellsystem är främst motiverat av den mycket höga teoretiska energitätheten och överflöd av svavel och syre. Cellkemin är dock komplex, och framstegen mot praktisk enhetsutveckling försvåras av några grundläggande nyckelfrågor, som för närvarande hanteras av många tillvägagångssätt.

Helt överraskande är inte mycket känt om de analoga natriumbaserade batterisystemen, även om de redan kommersialiserade, högtemperatur Na/S ₈ och Na/NiCl ₂ batterierna tyder på att ett uppladdningsbart batteri baserat på natrium är genomförbart i stor skala. Dessutom är det naturliga överflödet av natrium en attraktiv fördel för utvecklingen av batterier baserade på lågkostnadskomponenter.

Denna recension ger en sammanfattning av den senaste kunskapen om litium-svavel- och litium-syre-batterier och en direkt jämförelse med de analoga natriumsystemen. De allmänna egenskaperna, stora fördelar och utmaningar, nyare strategier för prestationsförbättringar och allmänna riktlinjer för vidareutveckling sammanfattas och diskuteras kritiskt. Generellt sett har ersättningen av litium mot natrium en stark inverkan på cellreaktionens övergripande egenskaper och skillnader i jontransport, fasstabilitet, elektrodpotential, energitäthet etc. kan således förväntas.

Huruvida dessa skillnader kommer att gynna en mer reversibel cellkemi är fortfarande en öppen fråga, men några av de första rapporterna om rumstemperatur Na/S ₈ och Na/O ₂ celler visar redan några spännande skillnader jämfört med de etablerade Li/S ₈ och Li/O ₂ system.

Uppladdningsbara litiumjonbatterier (LIB) har snabbt blivit den viktigaste formen av energilagring för alla mobila applikationer sedan de lanserades i början av 1990-talet. Detta beror främst på deras oöverträffade energitäthet som lätt överträffar andra uppladdningsbara batterisystem som metallhydrid eller blysyra. Men det pågående behovet av att lagra el ännu säkrare, mer kompakt och mer överkomligt kräver kontinuerlig forskning och utveckling.

Behovet av billig stationär energilagring har blivit en extra utmaning, vilket också sätter igång forskning om alternativa batterier. Stora ansträngningar riktas mot ständiga förbättringar av de olika Li-ion-teknologierna genom till exempel effektivare förpackning, bearbetning, bättre elektrolyter och optimerade elektrodmaterial. Även om betydande framsteg har uppnåtts med avseende på effekttätheten under de senaste åren, var ökningen av energitätheten (volumetriskt och gravimetriskt) relativt liten. En jämförelse av olika batteriteknologier med avseende på deras energidensiteter visas i figur 1.

Figur 1: Teoretiska och (uppskattade) praktiska energitätheter för olika uppladdningsbara batterier: Pb–syra – blysyra, NiMH – nickelmetallhydrid, Na-jon – uppskattning härledd från data för Li-jon med antagande av en något lägre cellspänning, Li- jon – medel över olika typer, HT-Na/S ₈ – högtemperatur natrium-svavelbatteri, Li/S ₈ och Na/S ₈ – litium-svavel- och natrium-svavelbatteri med antagande av Li ₂ S och Na2S som urladdningsprodukter, Li /O ₂ och Na/O ₂ – litium-syrebatteri (teoretiska värden inkluderar vikten av syre och beror på stökiometrin hos den antagna urladdningsprodukten, dvs. oxid, peroxid eller superoxid). Observera att värdena för praktiska energitätheter till stor del kan variera beroende på batteridesign (storlek, hög effekt, hög energi, encell eller batteri) och utvecklingsläget. Alla värden för praktiska energitätheter avser cellnivån (utom Pb–syra, 12 V). Värdena för Li/S _8- och Li/O _2- batterierna togs från litteraturen (citerad i huvudtexten) och används för att uppskatta energidensiteterna för Na/S _8- och Na/O _2- cellerna. Av ovanstående teknologier har endast blysyra-, NiMH-, Li-jon- och högtemperatur Na/S _8- teknologier kommersialiserats hittills.

Referenser:

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

Litiumtetrafluoroborat (LiBF4) som ett Li-ion-batterielektrolyttillsats

2021-12-05 | Jerry Huang

Litiumtetrafluorborat _(LiBF4) som används som en elektrolyt tillsats för att förbättra cykelresultat av Lini _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ / grafit-cell (NMC532) vid högre driftsspänning undersöks.

Med 1,0 viktprocent LiBF4-tillsats i elektrolyten förbättrades kapacitetsretentionen för litiumjonbatteriet efter 100 cykler avsevärt från 29,2 % till 90,1 % i spänningen 3,0 V–4,5 V. För att förstå mekanismen för kapacitetsretentionsförbättringen vid hög spänningsdrift, egenskaperna inklusive cellprestanda, impedansbeteendet samt egenskaperna hos elektrodgränssnittsegenskaperna undersöks.

Det har visat sig att LiBF4 sannolikt deltar i bildandet av gränssnittsfilm på båda elektroderna. Cellens förbättrade prestanda tillskrivs modifieringen av gränssnittsskiktkomponenter på grafitanod och LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ katod, vilket leder till att sänka gränsytimpedansen.

Källa: Zuo, Xiaoxi & Fan, Chengjie & Liu, Jiansheng & Xiao, Xin & Wu, Junhua & Nan, Junmin. (2013). Litiumtetrafluorborat som en elektrolyttillsats för att förbättra högspänningsprestandan hos litiumjonbatterier. Journal of the Electrochemical Society. 160. A1199-A1204. 10.1149/2.066308jes. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.066308jes

Litiumdifluorfosfat vs natriumdifluorfosfat som Li-jonelektrolyttillsatser

2021-11-24 | Jerry Huang

Litiumdifluorfosfat (LiDFP, LFO) är till stor hjälp som elektrolyttillsats för att förbättra prestandan för litiumjonbatteriets livslängd och urladdningskapacitet vid hög temperatur, samt minska självurladdningen. Medan natriumdifluorfosfat har liknande prestanda i NMC532 battericell? Låt oss ta en titt på en artikel publicerad på Journal of The Electrochemical Society 2020.

Slutsats: Tre nya difluorfosfatsaltelektrolyttillsatser syntetiserades och utvärderades i NMC532/grafitpåseceller. Ammoniumdifluorfosfat (AFO) framställs lätt via en fast tillstånd, bänkreaktion av ammoniumfluorid och fosforpentoxid som endast kräver försiktig uppvärmning för att initiera. Det bästa utbytet av natriumdifluorfosfat (NaFO) i föreliggande studie erhölls genom att reagera difluorfosforsyra och natriumkarbonat i 1,2-diemetoxietan över 3 Å molekylsiktar, ett mycket starkt torkmedel. Tetrametylammoniumdifluorfosfat (MAFO) framställdes från NaFO via katjonbyte med tetrametylammoniumklorid.

NaFO rapporteras vara en mycket bra elektrolytadditiv, med liknande prestanda i NMC532/gr-celler som den mer kända litiumdifluorfosfattillsatsen (LFO), var och en visar ~90% urladdningskapacitetsretention efter mer än 1 500 cykler vid 40 °C. Långtidsstabiliteten under cykling mellan 3,0–4,3 V jämförs positivt med, men är inte desto mindre mindre än 2%VC 1%DTD benchmarkceller som rapporterats av Harlow et al., som har ~94% kapacitetsbevarande efter 1 500 cykler. Den fördelaktiga naturen hos båda tillsatserna kan tillskrivas difluorfosfatanjonen. Däremot har AFO och MAFO visat sig vara dåliga elektrolyttillsatser. Detta föreslås bero på bildandet av litiumnitrid för den förstnämnda. Det är okänt varför tetrametylammoniumkatjoner har en negativ effekt på cellstabiliteten.

Referenser:

1. Synthesis and Evaluation of Difluorophosphate Salt Electrolyte Additives for Lithium-Ion Batteries, Journal of The Electrochemical Society, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken och JR Dahn