Ang pagpapatatag ng solid electrolyte interphase (SEI) ay nananatiling isang pangunahing hamon para sa mga anode ng baterya ng lithium-ion na nakabatay sa silicon. Ang pagsasama-sama ng silikon na may mga pangalawang elemento tulad ng boron ay lumitaw bilang isang promising na diskarte upang mapabuti ang cycle ng buhay ng silicon anodes, ngunit ang pinagbabatayan na mekanismo ay nananatiling hindi malinaw. Upang matugunan ang agwat sa kaalaman na ito, kung paano nakakaimpluwensya ang konsentrasyon ng boron sa pagganap ng baterya ay sistematikong sinisiyasat. Ang mga resultang ito ay nagpapakita ng isang malapit-monotonic na pagtaas sa cycle lifetime na may mas mataas na boron content, na may boron-rich electrodes na makabuluhang lumalampas sa purong silikon. Bukod pa rito, ang mga anod ng silicon-boron alloy ay nagpapakita ng halos tatlong beses na mas mahabang buhay ng kalendaryo kaysa sa purong silikon. Sa pamamagitan ng detalyadong pagsusuri ng mekanistiko, ang mga alternatibong salik na nag-aambag ay sistematikong ibinukod, at iminungkahi na ang pinahusay na pagwawasto ay nagmumula sa isang malakas na permanenteng dipole sa ibabaw ng nanoparticle. Ang dipole na ito, na nabuo sa pamamagitan ng undercoordinated at highly Lewis acidic boron, ay lumilikha ng static, ion-dense na layer na nagpapatatag sa electrochemical interface, binabawasan ang parasitic electrolyte decomposition at pinahuhusay ang pangmatagalang katatagan. Iminumungkahi ng mga natuklasang ito na, sa loob ng balangkas ng SEI, ang electric double layer ay isang mahalagang pagsasaalang-alang sa passivation sa ibabaw. Nagbibigay ang insight na ito ng underexplored na parameter space para sa pag-optimize ng mga anode ng silicon sa mga susunod na henerasyong lithium-ion na baterya.
Tala ng editor: Ang mga baterya ng sodium-metal ay mahalaga para sa malakihang pag-iimbak ng enerhiya at mga mobile na elektronikong aparato bilang isang aparato sa pag-iimbak ng enerhiya na may mataas na density ng enerhiya at mababang gastos. Gayunpaman, nililimitahan ng performance ng electrolyte at SEI ang cycle life at rate ng charge/discharge ng mga sodium-metal na baterya. Paano nagkakaroon ng pagkakaiba ang LiTFSI sa mga baterya ng sodium-metal? Narito ang isang halimbawa. Salamat sa isang espesyal na pananaliksik mula sa Shuang Wan team.
Abstract
Ang pagbuo ng isang inorganic na mayaman at matatag na solid electrolyte interphase (SEI) ay isa sa mga mahahalagang diskarte sa pagpapabuti ng electrochemical performance ng mga sodium metal na baterya (SMBs). Gayunpaman, ang mababang kondaktibiti at pamamahagi ng mga karaniwang inorganics sa SEI ay nakakagambala sa pagsasabog ng Na+ at nag-udyok sa hindi pare-parehong sodium deposition. Dito, bumuo kami ng isang natatanging SEI na may pantay na nakakalat na high-conductivity inorganics sa pamamagitan ng pagpapakilala ng self-sacrifice LiTFSI sa sodium salt-base carbonate electrolyte. Ang reductive na epekto ng kompetisyon sa pagitan ng LiTFSI at FEC ay nagpapadali sa pagbuo ng SEI na may pantay na nakakalat na mga inorganics. Kung saan ang high-conductive Li3N at inorganics ay nagbibigay ng mga mabilis na ions transport domain at high-flux nucleation site para sa Na+, kaya nakakatulong sa mabilis na sodium deposition sa mataas na rate. Samakatuwid, ang SEI na nagmula sa LiTFSI at FEC ay nagbibigay-daan sa Na∥Na3V2(PO4)3 cell na magpakita ng 89.15% capacity retention (87.62 mA hg–1) sa isang ultrahigh rate na 60 C pagkatapos ng 10,000 cycle, habang ang cell na walang LiTFSI ay naghahatid lamang ng 48.44% na retention kahit na pagkatapos ng 80% na kapasidad. Bukod dito, ang Na∥Na3V2(PO4)3 pouch cell na may espesyal na SEI ay nagpapakita ng isang matatag na pagpapanatili ng kapasidad na 92.05% sa 10 C pagkatapos ng 2000 na mga cycle. Ang natatanging disenyo ng SEI na ito ay nagpapaliwanag ng isang bagong diskarte upang isulong ang mga SMB na gumana sa ilalim ng matinding mataas na mga kondisyon.
Tala ng editor: Paano nakakatulong ang LiTFSI, CAS: 90076-65-6, sa pagbuo ng all-solid-sate lithium na baterya na nakabatay sa sulfide? Narito ang isang halimbawa. Salamat sa pambihirang pananaliksik mula sa Fangyang Liu team.
Abstract
Ang makitid na electrochemical window ng sulfide electrolytes ay maaaring humantong sa iba't ibang mga mekanismo ng pagkabigo sa mga interface ng cathode at anode sides. Ang pagpapakilala ng mga natatanging diskarte sa pagbabago para sa mga gilid ng cathode at anode ay nagpapataas sa pagiging kumplikado ng proseso ng paggawa para sa mga all-solid-state lithium na baterya (ASSLBs) na nakabatay sa sulfide. Sa gawaing ito, ang isang pinagsama-samang diskarte sa pagbabago ay ginamit sa pamamagitan ng pagpapakilala ng mga shell ng lithium bis (trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) sa panahon ng proseso ng wet refinement ng Li6PS5Cl (LPSC), na matagumpay na nakagawa ng matatag na fluorinated interface sa parehong mga gilid ng cathode at anode nang sabay-sabay. Sa panig ng lithium anode, ang nabawasan na electronic conductivity ng LiTFSI@LPSC at ang henerasyon ng fluorinated interface ay epektibong pinigilan ang paglaki ng lithium dendrite, na higit pang nakumpirma ng mga kalkulasyon ng Density-Functional Theory (DFT). Bilang isang resulta, natanto ng Li | LiTFSI @ LPSC | Li cell ang kritikal na kasalukuyang density hanggang sa 1.6 mA cm−2 at matatag na pagganap ng pagbibisikleta sa 1500 h sa 0.2 mA cm−2. Sa gilid ng cathode, hindi lamang pinahusay ng LiTFSI@LPSC ang transportasyon ng Li+ sa loob ng composite cathode, kundi pati na rin ang LiTFSI shell in situ na nabulok sa LiF based cathode electrolyte interphase (CEI). Nakamit ang capacity retention ng 98.6 % pagkatapos ng 500 cycle sa 2C na may LiNi0.83Co0.11Mn0.06O2 (NCM83) sa mataas na cut-off na boltahe na 4.6 V. Ang functionalized na LiTFSI@LPSC ay nagpapadali ng komprehensibo, all-in-one na interfacial modification para sa parehong anode, na makabuluhang nagpapasimple sa interface ng anode at cathode na supllfide sa gilid ng engineering. habang naghahatid ng pambihirang pagganap ng electrochemical.
Ang Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), na may chemical molecular formula na C2F6LiNO4S2, ay isang puting crystalline o powdery organic substance na may mataas na electrochemical at thermal stability. Bilang isang electrolyte additive, maaaring ilapat ang LiTFSI sa iba't ibang sistema ng baterya tulad ng mga pangunahing lithium batteries, pangalawang lithium batteries at solid state lithium batteries.
Ang Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI), isang pangunahing sangkap sa electrolyte ng mga baterya ng lithium-ion, ay kilala sa mahusay na thermal at electrochemical stability nito. Sa pamamagitan ng natatanging molecular configuration nito, ang lithium salt na ito ay bumubuo ng solid anion network sa loob ng electrolyte, na hindi lamang makabuluhang binabawasan ang lagkit ng solusyon, ngunit kapansin-pansing pinapataas din ang lithium ion shuttle rate. Direktang isinasalin ang property na ito sa mataas na kahusayan sa proseso ng pag-charge at pagdiskarga ng baterya, na ginagawang perpekto ang LiTFSI para sa pagpapahusay sa pangkalahatang pagganap ng mga baterya ng lithium-ion. Lalo na sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng mga solid-state lithium na baterya, ang LiTFSI ay nagpapakita ng malaking potensyal. Bilang karagdagan, nagpapakita ito ng lubos na positibong pagganap sa pananaliksik sa Sodium Metal Batteries (SMBs) at inaasahang magtutulak ng higit pang pagbabago sa teknolohiya ng baterya. Gayunpaman, ang katatagan ng pagganap ng LiTFSI sa mga kumplikado at sistematikong kapaligiran ay ang mga kagyat na isyu na dapat lutasin sa kasalukuyang pananaliksik.
Sinimulan na ng Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) ang mga aplikasyon nang maramihan sa mga bagong uri ng baterya gaya ng mga solid-state na lithium-ion na baterya, kabilang ang mga polymer solid-state na baterya, sulfide solid-state na baterya at oxide solid-state na baterya. Ang LiTFSI ay ipinakita na kapaki-pakinabang para sa pagpapabuti ng pagganap ng baterya, kabilang ang papel nito sa proteksyon ng anode, pagpapadali sa kakayahan ng mabilis na pag-charge, at pagtataguyod ng mataas na kalamangan sa isang malawak na hanay ng temperatura. Ang Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide ay isa sa mga mahalagang electrolyte additives para sa mga lithium batteries, na maaaring mapabuti ang electrochemical stability, cycling performance at conductivity ng electrolyte, at may mas kaunting corrosive effect sa aluminum foil sa mas mataas na boltahe, na maaaring iakma upang mapataas ang energy density ng mga baterya sa EV industry.
Noong 15 Hulyo 2024, ang National Development and Reform Commission (NDRC) ng China at ang National Energy Administration (NEA) ay naglabas ng “Program on Low-Carbon Transformation and Construction of Coal Power Plants(2024-2027)”, na binanggit na: Pagsapit ng 2025 , ang mga low-carbon transformation projects ng unang coal power plants ay sisimulan lahat, at isang grupo ng mga low-carbon power na teknolohiya ang ilalapat; ang carbon emissions ng mga nauugnay na proyekto ay mababawasan ng humigit-kumulang 20% kada kilowatt-hour kumpara sa noong 2023, kahit na malinaw na mas mababa kaysa sa carbon emission ng mga umiiral na advanced na coal power plant, kaya nag-explore ng mahalagang karanasan para sa malinis at mababa -carbon transformation ng coal power plants. Sa pamamagitan ng pag-aangkop sa low-carbon transformation ng mga kasalukuyang coal power units at pagbuo ng mga bagong low-carbon coal power units sa isang coordinated na paraan, layunin naming pabilisin ang pagbuo ng isang bagong sistema ng enerhiya na malinis, mababa ang carbon, ligtas at mataas. mabisa.
Ayon sa nauugnay na mga pagtataya, sa 2030, ang CO2 emissions mula sa mga coal power plant ay magiging mga 4 bilyong tonelada. Samakatuwid, ang mga low-carbon na teknolohiya ng industriya ng coal power ang pangunahing suporta upang makamit ang layunin ng China na '2030 - 2060 Carbon Peak & Carbon Neutral'. Kaya, paano makakamit ng industriya ng coal power ang decarbonization?
01 Coal power decarbonization transformation at mga paraan ng pagtatayo
Ayon sa Programa sa Low Carbon Transformation at Construction of Coal Power Plants(2024-2027), may tatlong partikular na paraan upang gawing mababang carbonization ang coal power:
1, paghahalo ng biomass. Sa pamamagitan ng paggamit ng biomass resources tulad ng agricultural at forestry waste, waste plants at renewable energy crops, at pagsasaalang-alang sa napapanatiling supply ng biomass resources, kaligtasan, flexibility, operational efficiency at economic feasibility, ang coal-fired power generating units ay dapat isama sa biomass pagbuo ng kuryente. Pagkatapos ng pagbabago at konstruksyon, ang mga coal power plant ay dapat magkaroon ng kakayahang maghalo ng higit sa 10% ng biomass fuels, kaya makabuluhang bawasan ang pagkonsumo ng karbon at carbon emission.
2, Green ammonia blending. Sa pamamagitan ng paggamit ng green ammonia blending sa coal power units upang makabuo ng kuryente at palitan ang bahagi ng coal. Ang mga yunit ng kuryente ng karbon ay dapat magkaroon ng kakayahang magsunog ng higit sa 10% berdeng ammonia pagkatapos ng pagbabagong-anyo at pagtatayo, na may layunin na ang pagkonsumo ng karbon at mga antas ng paglabas ng carbon ay malinaw na mababawasan.
3, Carbon pagkuha, paggamit at imbakan. Gumamit ng mga kemikal na pamamaraan, adsorption, lamad at iba pang mga teknolohiya upang paghiwalayin at makuha ang carbon dioxide sa tambutso ng gas ng mga coal-fired boiler. Kunin, linisin at i-compress ang carbon dioxide sa pamamagitan ng pagsasaayos ng presyon at temperatura. Isulong ang paggamit ng mga teknolohiyang geological tulad ng mahusay na pagmamaneho ng langis sa pamamagitan ng carbon dioxide. Gumamit ng mga kemikal na teknolohiya tulad ng carbon dioxide at hydrogen upang makakuha ng methanol. Ipatupad ang geological storage ng carbon dioxide ayon sa mga lokal na kondisyon.
02 Transition pathways para sa low-carbon coal power
Ang pagpapalawak ng malinis na enerhiya, kabilang ang hydroelectric power, wind power at solar power, ay ang susi sa pagsasakatuparan ng low-carbon power supply blueprints. Pagkatapos matugunan ang incremental power demand, kailangan ang karagdagang pagpapalit ng kasalukuyang coal power para sa low-carbon power transition. Pagkatapos ng 2030, papalitan ng non-fossil energy power ang kasalukuyang coal power at magiging pangunahing bahagi ng power supply; at pagkatapos ng 2050, ang bahagi ng coal-fired power generation ay magiging mas mababa sa 5% sa kabuuang supply ng kuryente ng China.
Ayon sa isang pag-aaral mula sa Renmin University of China sa development outlook ng low-carbon transition ng coal power ng China, maaari itong hatiin sa sumusunod na tatlong hakbang:
1, Mula ngayon hanggang 2030 bilang panahon ng paghahanda para sa low carbon transition, ang kapasidad ng coal power ay lalago pa rin nang katamtaman bago ang 2030, kasabay nito, ang bagong enerhiya ay nagiging mayorya ng pagtaas ng power supply, at ang bahagi ng wind at solar power ang naka-install na kapasidad ay magiging higit sa 40% sa 2030.
2, Taon 2030-2045 bilang mabilis na panahon ng paglipat, pagkatapos ng 2030, ang bahagi ng hangin at solar power ay mabilis na lalampas sa kapangyarihan ng karbon, na magiging pangunahing pinagmumulan ng kuryente ng sistema ng kuryente. Ang mga coal power plant ay kailangang isama sa biomass technology, CCUS at iba pang malinis na low-carbon na teknolohiya, kaya binabawasan ang carbon emissions.
3, Taon 2045 -2060 bilang panahon ng pagpapalakas at pagpapabuti ng suplay ng kuryente, pagsapit ng 2050 ang pangangailangan para sa kuryente ay magiging puspos, ang coal power ay ganap na mababago sa isang adjustment power supply, na nagsisilbi sa panunaw at pagsipsip ng pangunahing kapangyarihan ng wind-solar energy , at pagbibigay ng emergency at ekstrang kuryente.
Narito ang isang halimbawa ng isang power base sa Kubuqi Desert. Ang kabuuang nakaplanong kapasidad ng Kubuqi power base ay 16 million kilowatts, kabilang ang photovoltaic power na 8 million kilowatts, wind power na 4 million kilowatts, at advanced high-efficiency coal power capacity na 4 million kilowatts. Ang mga proyekto ng solar power na itinayo ay kamangha-manghang, na may 2M kW ng naka-install na photovoltaic na kapasidad na gumagana na. Kung ang lahat ng mga proyekto ay ganap na nakumpleto, tinatayang humigit-kumulang 40 bilyong kWh ng kuryente ang maihahatid sa milyun-milyong pamilya kada taon, na may malinis na enerhiya na umaabot sa higit sa 50% ng kabuuan, na katumbas ng pagtitipid ng humigit-kumulang 6 na milyong tonelada ng karaniwang karbon at pagbabawas ng carbon dioxide emissions ng humigit-kumulang 16 milyong tonelada taun-taon. Ito ay pinlano na mas malinis na mga base ng enerhiya ay nasa daan. Unang ginawa ang mga solar panel Mga solar panel makalipas ang isang taon Solar power base makalipas ang limang taon
Tulad ng para sa EV at sa imprastraktura sa pagsingil nito, ayon sa mga istatistika, sa katapusan ng Mayo 2024, ang kabuuang bilang ng mga imprastraktura sa pagsingil ng EV ay naipon sa 9.92 milyong mga yunit sa buong China, isang pagtaas ng 56% YOY. Kabilang sa mga ito, ang mga pampublikong charging facility at pribadong sektor ay tumaas sa 3.05 milyong unit at 6.87 milyon ayon sa pagkakabanggit, na may growth rate na 46% at 61% YOY ayon sa pagkakabanggit. Ipinapahiwatig nito na ang China ay nagtayo ng pinakamalaking network ng imprastraktura sa pagsingil sa mundo, na sumasaklaw sa pinakamalawak na lugar ng serbisyo at hanay ng mga uri ng pagsingil.
Tala ng editor: Ang mga bateryang Lithium-ion ay malawakang ginagamit ngayon sa iba't ibang mga elektronikong aparato, EV at grid-scale na imbakan ng enerhiya. Ang pandaigdigang pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay patuloy na lumalaki nang malaki. Tinatayang sa 2030, ang pandaigdigang dami ng mga ginastos na baterya ng lithium-ion ay lalampas sa 11 milyong tonelada, na magiging isang malaking pinagmumulan ng polusyon na maaaring seryosong magbanta sa kapaligiran at kalusugan ng publiko. Kasabay nito, ang lumalaking pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay isinasalin sa lumalaking pangangailangan para sa lithium at cobalt. Sa kabilang banda, ang nilalaman ng lithium at cobalt sa LIB cathodes ay kasing taas ng 15% at 7% wt, ayon sa pagkakabanggit, na mas mataas kaysa sa mga ores at brines. Samakatuwid, ang pagbawi ng mga elemento ng metal sa mga ginugol na LIB cathodes ay may malaking kahalagahan sa kapaligiran, panlipunan at pang-ekonomiya. Sa kasalukuyan, ang pagbawi ng mga baterya ng lithium-ion ay pangunahing nahahati sa tatlong hakbang: pretreatment, metal extraction at metal separation. Sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng hakbang sa pagkuha ng metal ng proseso ng pag-recycle, ang prosesong hydrometallurgical ay isa sa mga pinaka-mabubuhay na opsyon dahil sa mataas na rate ng pag-leaching ng metal at kasiya-siyang kadalisayan ng mga nakuhang produkto. Gayunpaman, ang proseso ay hindi masyadong environment friendly, o lubhang matipid, dahil ang paggamit ng mga inorganic acid ay nagdudulot ng mga mapanganib na by-product; habang ang mga organikong acid ay nangangailangan ng karagdagang mga ahente ng pagbabawas o mas mahabang oras ng reaksyon at mas mataas na temperatura para sa pagbawi ng metal.
Ang mga mananaliksik mula sa Zhong Lin Wang team ay nagdadala sa amin ng isang posibleng paraan na berde, lubos na mahusay at matipid para sa pag-recycle ng mga LIB, kabilang ang mga lithium cobalt oxide na baterya (LCO) at mga ternary lithium na baterya.
Abstract
Sa pandaigdigang kalakaran patungo sa neutralidad ng carbon, ang pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion (LIBs) ay patuloy na tumataas. Gayunpaman, ang mga kasalukuyang paraan ng pag-recycle para sa mga ginastos na LIB ay nangangailangan ng agarang pagpapabuti sa mga tuntunin ng pagiging magiliw sa kapaligiran, gastos at kahusayan. Narito kami ay nagmumungkahi ng isang mechano-catalytic na pamamaraan, na tinatawag na contact-electro-catalysis, na gumagamit ng mga radical na nabuo sa pamamagitan ng contact electrification upang isulong ang metal leaching sa ilalim ng ultrasonic wave. Ginagamit din namin ang SiO2 bilang isang recyclable catalyst sa proseso. Para sa mga baterya ng lithium cobalt (III) oxide, ang kahusayan sa leaching ay umabot sa 100% para sa lithium at 92.19% para sa cobalt sa 90 °C sa loob ng 6 na oras. Para sa mga ternary lithium na baterya, ang kahusayan sa leaching ng lithium, nickel, manganese at cobalt ay umabot sa 94.56%, 96.62%, 96.54% at 98.39% sa 70 °C, ayon sa pagkakabanggit, sa loob ng 6 na oras. Inaasahan namin na ang paraang ito ay makakapagbigay ng berde, mataas na kahusayan at pang-ekonomiyang diskarte para sa pag-recycle ng LIB, na nakakatugon sa lumalaking demand para sa mga produksyon ng LIB.
Tala ng editor: Ang mga bateryang Lithium-ion ay malawak na ngayong ginagamit sa iba't ibang mga elektronikong aparato, EV at grid-scale na imbakan ng enerhiya. Ang pandaigdigang pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay patuloy na lumalaki nang malaki. Tinatayang sa 2030, ang pandaigdigang dami ng mga ginastos na baterya ng lithium-ion ay lalampas sa 11 milyong tonelada, na magiging isang malaking pinagmumulan ng polusyon na maaaring seryosong magbanta sa kapaligiran at kalusugan ng publiko. Kasabay nito, ang lumalaking pangangailangan para sa mga baterya ng lithium-ion ay isinasalin sa isang lumalagong pangangailangan para sa lithium at cobalt. Sa kabilang banda, ang nilalaman ng lithium at cobalt sa LIB cathodes ay kasing taas ng 15% at 7% wt, ayon sa pagkakabanggit, na mas mataas kaysa sa mga ores at brines. Samakatuwid, ang pagbawi ng mga elemento ng metal sa mga ginugol na LIB cathodes ay may malaking kahalagahan sa kapaligiran, panlipunan at pang-ekonomiya. Sa kasalukuyan, ang pagbawi ng mga baterya ng lithium-ion ay pangunahing nahahati sa tatlong hakbang: pretreatment, metal extraction at metal separation. Sa pagsasaliksik at pagpapaunlad ng hakbang sa pagkuha ng metal ng proseso ng pag-recycle, ang prosesong hydrometallurgical ay isa sa mga pinaka-mabubuhay na opsyon dahil sa mataas na rate ng pag-leaching ng metal at kasiya-siyang kadalisayan ng mga nakuhang produkto. Gayunpaman, ang proseso ay hindi masyadong environment friendly, o lubhang matipid, dahil ang paggamit ng mga inorganic acid ay nagdudulot ng mga mapanganib na by-product; habang ang mga organikong acid ay nangangailangan ng karagdagang mga ahente ng pagbabawas o mas mahabang oras ng reaksyon at mas mataas na temperatura para sa pagbawi ng metal.
Ang mga mananaliksik mula sa pangkat ng Zhong Lin Wang ay nagdadala sa amin ng isang posibleng paraan na berde, napakahusay at matipid para sa pag-recycle ng mga LIB, lalo na ang mga baterya ng LFP.
Abstract
Ang pag-recycle ng mga lithium iron phosphate batteries (LFPs), na kumakatawan sa higit sa 32% ng pandaigdigang bahagi ng merkado ng lithium-ion battery (LIB), ay nagpapataas ng atensyon dahil sa mahahalagang mapagkukunan ng elemento at mga alalahanin sa kapaligiran. Gayunpaman, ang mga makabagong teknolohiya sa pag-recycle, na karaniwang nakabatay sa mga pamamaraan ng electrochemical o chemical leaching, ay may mga kritikal na isyu tulad ng nakakapagod na mga pamamaraan, napakalaking paggamit ng kemikal/kuryente at pangalawang polusyon. Dito, nag-uulat kami ng isang makabagong self-powered system na binubuo ng isang electrochemical LIB recycling reactor at isang triboelectric nanogenerator (TENG) para sa recycling na ginastos sa LFP. Sa electrochemical LIB recycling reactor, ang Cl−/ClO− na pares na nabuo sa electrochemically sa NaCl solution ay pinagtibay bilang redox mediator upang i-break ang LFP sa FePO4 at Li+ sa pamamagitan ng redox targeting reaction nang walang dagdag na kemikal. Bukod pa rito, ang isang TENG na gumagamit ng mga itinapon na bahagi mula sa mga LIB kabilang ang mga casing, aluminum-plastic na pelikula at kasalukuyang mga kolektor ay idinisenyo upang lubos na mabawasan ang mga pangalawang pollutant. Higit pa rito, ang TENG ay kumukuha ng enerhiya ng hangin, na naghahatid ng output na 0.21 W para sa pagpapagana ng electrochemical recycling system at pag-charge ng mga baterya. Samakatuwid, ang iminungkahing sistema para sa pag-recycle ng ginastos na LFP ay nagpapakita ng mataas na kadalisayan (Li2CO3, 99.70% at FePO4, 99.75%), mga tampok na self-powered, pinasimple na pamamaraan ng paggamot at isang mataas na kita, na maaaring magsulong ng pagpapanatili ng mga teknolohiya ng LIB.
Ang mga baterya ng Li-ion ay pumasok sa merkado ng de-kuryenteng sasakyan na may mataas na densidad ng enerhiya, ngunit nagdurusa pa rin sila sa mabagal na kinetics na limitado ng graphite anode. Dito, idinisenyo ang mga electrolyte na nagpapagana ng extreme fast charging (XFC) ng isang microsized graphite anode na walang Li plating. Ang komprehensibong characterization at simulation sa diffusion ng Li+ sa bulk electrolyte, charge-transfer process, at ang solid electrolyte interphase (SEI) ay nagpapakita na ang mataas na ionic conductivity, mababang desolvation energy ng Li+, at protective SEI ay mahalaga para sa XFC. Batay sa criterion, dalawang fast-charging electrolyte ang idinisenyo: low-voltage 1.8 m LiFSI sa 1,3-dioxolane (para sa LiFePO4||graphite cells) at high-voltage na 1.0 m LiPF6 sa pinaghalong 4-fluoroethylene carbonate at acetonitrile (7:3 by vol) (para sa LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||graphite cells). Ang dating electrolyte ay nagbibigay-daan sa graphite electrode na makamit ang 180 mAh g−1 sa 50C (1C = 370 mAh g−1), na 10 beses na mas mataas kaysa sa isang conventional electrolyte. Ang huling electrolyte ay nagbibigay-daan sa LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2||graphite cells (2 mAh cm−2, N/P ratio = 1) na magbigay ng record-breaking reversible capacity na 170 mAh g−1 sa 4C charge at 0.3C discharge . Inilalahad ng gawaing ito ang mga pangunahing mekanismo para sa XFC at nagbibigay ng mga prinsipyo ng disenyo ng electrolyte na nakapagtuturo para sa mga praktikal na LIB na mabilis na nagcha-charge na may mga graphite anode.
Tala ng editor: Iniulat ng mga mananaliksik ang isang pambihirang tagumpay na high-voltage high-energy-density electrochemistry ng Lithium-ion Battery na matipid at walang metal (environment-friendly). Ang 4 na V-class na organic na lithium-ion na baterya na ito ay nagtatampok ng mataas na teoretikal na kapasidad at mataas na boltahe, habang ang kanilang mga praktikal na materyales sa cathode at mga electrolyte ay nananatiling hindi ginalugad.
Naaangkop ba ang Redox-Active Organic Small Molecules para sa High-Voltage (>4 V) Lithium-Ion Battery Cathode?
Ni: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Unang nai-publish: 10 Marso 2022 sa Advanced Science
4 na V-Class na Organic na Lithium-Ion na Baterya
Habang ang mga organikong lithium-ion na baterya ay nakakuha ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong cathode na materyales ay nananatiling hindi ginalugad. Sa artikulong numero 2200187, iniulat nina Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma, at mga katrabaho ang electrochemistry ng croconic acid sa mataas na boltahe. Kinumpirma ng mga teoretikal at pang-eksperimentong pagsisiyasat na ang dalawang enolate sa croconic acid ay nagpapakita sa paligid ng 4 V redox, na maaaring magamit para sa pag-iimbak ng enerhiya.
Abstract
Habang ang mga organikong baterya ay nakakaakit ng malaking atensyon dahil sa kanilang mataas na teoretikal na kapasidad, ang mataas na boltahe na mga organikong aktibong materyales (> 4 V vs Li/Li+) ay nananatiling hindi ginagalugad. Dito, pinagsama ang density functional theory calculations sa cyclic voltammetry measurements para maimbestigahan ang electrochemistry ng croconic acid (CA) para magamit bilang lithium-ion battery cathode material sa parehong dimethyl sulfoxide at γ-butyrolactone (GBL) electrolytes. Ipinapakita ng mga kalkulasyon ng DFT na ang CA dilitium salt (CA–Li2) ay may dalawang enolate group na sumasailalim sa redox reactions sa itaas ng 4.0 V at isang material-level na theoretical energy density na 1949 Wh kg–1 para sa pag-iimbak ng apat na lithium ions sa GBL—higit sa halaga ng pareho. conventional inorganic at kilalang organic cathode materials. Ang mga sukat ng cyclic-voltammetry ay nagpapakita ng lubos na nababaligtad na redox na reaksyon ng enolate group sa ≈4 V sa parehong electrolytes. Ang mga pagsubok sa pagganap ng baterya ng CA bilang lithium-ion battery cathode sa GBL ay nagpapakita ng dalawang discharge voltage plateau sa 3.9 at 3.1 V, at isang discharge capacity na 102.2 mAh g–1 na walang pagkawala ng kapasidad pagkatapos ng limang cycle. Sa mas mataas na mga boltahe ng discharge kumpara sa mga kilalang, makabagong organic na maliliit na molekula, nangangako ang CA na maging pangunahing kandidato ng materyal na cathode para sa hinaharap na high-energy-density na mga organic na baterya ng lithium-ion.
Noong Abril 15, isang R&D team mula sa Changzhou Liyuan New Energy Co ang nag-anunsyo sa Nanjing na ang kumpanya ay nakagawa ng isang teknolohikal na tagumpay sa LFP cathode material, na makabuluhang nagpabuti sa performance ng LFP, pati na rin sa charging rate, sa mababang temperatura.
Ang isang EV na pinapagana ng maginoo na LFP na baterya ay may sarili nitong halatang kawalan ng pagkabalisa sa hanay, ibig sabihin, ang saklaw nito ay kadalasang humigit-kumulang 50% ng kine-claim nitong hanay ng NEDC / WLTP / EPA sa mababang temperatura gaya ng -20 ℃.
Ang bagong materyal ng LFP, "LFP-1", ay inaangkin na binuo ng higit sa 20 R&D expert mula sa Shenzhen Research Center nito pagkatapos ng mahigit 2,000 paulit-ulit na eksperimento sa loob ng walong taon at ang R&D team ay nanalo ng 5 patent dito.
Ang mga pambihirang pagganap ng "LFP-1" ay iniulat na makakamit sa pamamagitan ng pagtatatag ng high-speed lithium ion transport channels sa loob ng cathode material kasama ang makabagong teknolohiyang "energy spheres"; at mga katangian ng materyal:
Ang pagtaas ng discharge capacity rate ng LFP na baterya mula 55% hanggang 85% sa -20℃ degrees, at mula sa halos zero hanggang 57% sa -40℃ degrees.
Pagkamit ng hanay na 500 kilometro sa loob lamang ng 15 minutong 4C rate na mabilis na pagsingil. Sa paghahambing, ang isang EV na pinapagana ng maginoo na LFP na baterya ay karaniwang nangangailangan ng 40 minutong mabilis na pag-charge upang makamit ang hanay na humigit-kumulang 550 kilometro.
Poworks
Poworks ay isang propesyonal na tagagawa at supplier ng lithium compounds.
Unang ginawa ang mga solar panel
Mga solar panel makalipas ang isang taon
Solar power base makalipas ang limang taon
