Hệ thống cung cấp điện có hàm lượng carbon thấp dự kiến sẽ được xây dựng

2024-07-21 | Jerry Huang

Vào ngày 15 tháng 7 năm 2024, Ủy ban Cải cách và Phát triển Quốc gia Trung Quốc (NDRC) và Cơ quan Năng lượng Quốc gia (NEA) đã ban hành “Chương trình Chuyển đổi Carbon thấp và Xây dựng các Nhà máy Điện Than (2024-2027)”, trong đó đề cập rằng: Đến năm 2025 , các dự án chuyển đổi carbon thấp của các nhà máy điện than đầu tiên sẽ được khởi động và một loạt công nghệ năng lượng carbon thấp sẽ được đưa vào ứng dụng; lượng khí thải carbon của các dự án liên quan sẽ giảm khoảng 20% trên mỗi kilowatt giờ so với năm 2023, thậm chí rõ ràng là thấp hơn lượng khí thải carbon của các nhà máy điện than tiên tiến hiện có, từ đó rút ra kinh nghiệm quý báu cho môi trường sạch và thấp. - Chuyển hóa carbon của nhà máy điện than. Bằng cách điều chỉnh việc chuyển đổi carbon thấp của các nhà máy điện than hiện có và xây dựng các nhà máy điện than carbon thấp mới một cách phối hợp, chúng tôi mong muốn đẩy nhanh việc xây dựng một hệ thống năng lượng mới sạch, ít carbon, an toàn và có hiệu suất cao. có hiệu quả.

Theo các dự báo liên quan, đến năm 2030, lượng khí thải CO2 từ các nhà máy điện than sẽ vào khoảng 4 tỷ tấn. Do đó, các công nghệ carbon thấp của ngành điện than là hỗ trợ chính để đạt được mục tiêu 'Đỉnh carbon & Trung hòa carbon' của Trung Quốc vào năm 2030 - 2060. Vậy làm thế nào ngành công nghiệp điện than có thể đạt được mục tiêu khử cacbon?

01 Phương pháp chuyển đổi và thi công khử cacbon điện than

Theo Chương trình chuyển đổi carbon thấp và xây dựng các nhà máy điện than (2024-2027), có ba phương án cụ thể để chuyển đổi năng lượng than thành carbon hóa thấp:

1, Trộn sinh khối. Bằng cách sử dụng các nguồn sinh khối như chất thải nông lâm nghiệp, nhà máy thải và cây trồng năng lượng tái tạo, đồng thời xem xét việc cung cấp tài nguyên sinh khối bền vững, an toàn, linh hoạt, hiệu quả vận hành và tính khả thi về mặt kinh tế, các tổ máy phát điện đốt than nên được kết hợp với sinh khối sản xuất điện. Sau khi chuyển đổi và xây dựng, các nhà máy điện than cần có khả năng trộn trên 10% nhiên liệu sinh khối, nhờ đó giảm đáng kể mức tiêu thụ than và lượng khí thải carbon.

2, Pha trộn amoniac xanh. Bằng cách sử dụng amoniac xanh phối trộn với các tổ máy điện than để phát điện và thay thế một phần than. Các tổ máy điện than phải có khả năng đốt hơn 10% amoniac xanh sau khi chuyển đổi và xây dựng, với mục tiêu có thể giảm rõ rệt mức tiêu thụ than và lượng khí thải carbon.

3, Thu hồi, sử dụng và lưu trữ carbon. Áp dụng các phương pháp hóa học, hấp phụ, màng và các công nghệ khác để tách và thu giữ carbon dioxide trong khí thải của nồi hơi đốt than. Thu giữ, làm sạch và nén carbon dioxide thông qua việc điều chỉnh áp suất và nhiệt độ. Thúc đẩy ứng dụng các công nghệ địa chất như vận chuyển dầu hiệu quả bằng carbon dioxide. Sử dụng các công nghệ hóa học như carbon dioxide cộng với hydro để thu được metanol. Thực hiện lưu trữ địa chất carbon dioxide theo điều kiện địa phương.

02 Lộ trình chuyển đổi sang điện than carbon thấp

Việc mở rộng năng lượng sạch, bao gồm thủy điện, năng lượng gió và năng lượng mặt trời, là chìa khóa để hiện thực hóa các kế hoạch cung cấp năng lượng ít carbon. Sau khi đáp ứng nhu cầu năng lượng ngày càng tăng, cần phải thay thế thêm năng lượng than hiện có để chuyển đổi sang năng lượng carbon thấp. Sau năm 2030, nguồn năng lượng phi hóa thạch sẽ thay thế nguồn năng lượng than hiện có và trở thành nguồn cung cấp điện chủ yếu; và sau năm 2050, tỷ lệ sản xuất điện đốt than sẽ dưới 5% trong tổng nguồn cung cấp điện của Trung Quốc.

Theo một nghiên cứu của Đại học Nhân dân Trung Quốc về triển vọng phát triển của quá trình chuyển đổi năng lượng than carbon thấp của Trung Quốc, có thể chia thành ba bước sau:

1, Từ nay đến năm 2030 là giai đoạn chuẩn bị cho quá trình chuyển đổi carbon thấp, công suất điện than vẫn tăng trưởng vừa phải trước năm 2030, đồng thời, năng lượng mới chiếm phần lớn trong nguồn cung cấp điện tăng thêm, tỷ trọng điện gió và điện mặt trời công suất lắp đặt sẽ đạt trên 40% vào năm 2030.

2, Năm 2030-2045 là giai đoạn chuyển tiếp nhanh chóng, sau năm 2030, tỷ trọng điện gió và điện mặt trời sẽ nhanh chóng vượt tỷ trọng điện than, trở thành nguồn điện chính của hệ thống điện. Các nhà máy điện than cần kết hợp với công nghệ sinh khối, CCUS và các công nghệ sạch carbon thấp khác để giảm lượng khí thải carbon.

3, Năm 2045 -2060 là thời kỳ tăng cường và cải thiện nguồn điện, đến năm 2050 nhu cầu điện sẽ bão hòa, điện than sẽ được chuyển hoàn toàn thành nguồn cung cấp điện điều chỉnh, phục vụ tiêu hóa và hấp thụ nguồn năng lượng chủ yếu là năng lượng gió - mặt trời , và cung cấp điện khẩn cấp và dự phòng. Triển vọng về năng lượng gió và năng lượng than

Đây là một ví dụ về căn cứ quyền lực ở sa mạc Kubuqi. Tổng công suất dự kiến của cơ sở điện Kubuqi là 16 triệu kilowatt, bao gồm quang điện 8 triệu kilowatt, điện gió 4 triệu kilowatt và công suất điện than tiên tiến hiệu suất cao 4 triệu kilowatt. Các dự án điện mặt trời đã được xây dựng rất hoành tráng, với công suất quang điện lắp đặt 2M kW đã đi vào hoạt động. Nếu tất cả các dự án hoàn thành đầy đủ, ước tính mỗi năm có thể cung cấp khoảng 40 tỷ kWh điện cho hàng triệu gia đình, trong đó năng lượng sạch chiếm hơn 50% tổng lượng điện, tương đương tiết kiệm khoảng 6 triệu tấn nhiên liệu. than tiêu chuẩn và giảm lượng khí thải carbon dioxide khoảng 16 triệu tấn mỗi năm. Theo kế hoạch, nhiều cơ sở năng lượng sạch hơn sẽ được triển khai. Năng lượng mặt trời Kubuqi01 Tấm pin mặt trời đầu tiên được chế tạo Năng lượng mặt trời Kubuqi02 Tấm pin mặt trời một năm sau Năng lượng mặt trời Kubuqi03 Cơ sở năng lượng mặt trời 5 năm sau

Đối với xe điện và cơ sở hạ tầng sạc của nó, theo thống kê, tính đến cuối tháng 5 năm 2024, tổng số cơ sở hạ tầng sạc xe điện đã tích lũy lên 9,92 triệu đơn vị trên khắp Trung Quốc, tăng 56% so với cùng kỳ năm trước. Trong số đó, các cơ sở sạc công cộng và khu vực tư nhân đã tăng lần lượt lên 3,05 triệu chiếc và 6,87 triệu chiếc, với tốc độ tăng trưởng lần lượt là 46% và 61% so với cùng kỳ. Điều này biểu thị rằng Trung Quốc đã xây dựng mạng lưới cơ sở hạ tầng sạc lớn nhất thế giới, bao phủ khu vực dịch vụ rộng nhất và nhiều loại hình sạc.

Phương pháp kinh tế và hiệu quả cao xanh được phát hành để tái chế LCO và LIB ternary

2023-09-16 | Jerry Huang

Lưu ý của biên tập viên: Pin lithium-ion hiện được sử dụng rộng rãi trong nhiều loại thiết bị điện tử, xe điện và bộ lưu trữ năng lượng trên quy mô lưới điện. Nhu cầu toàn cầu về pin lithium-ion tiếp tục tăng đáng kể. Ước tính đến năm 2030, khối lượng pin lithium-ion đã qua sử dụng trên toàn cầu sẽ vượt quá 11 triệu tấn, sẽ trở thành nguồn ô nhiễm khổng lồ có thể đe dọa nghiêm trọng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng. Đồng thời, nhu cầu ngày càng tăng về pin lithium-ion đồng nghĩa với nhu cầu ngày càng tăng về lithium và coban. Mặt khác, hàm lượng lithium và coban trong cực âm LIB lần lượt cao tới 15% và 7% trọng lượng, cao hơn nhiều so với hàm lượng trong quặng và nước muối. Do đó, việc thu hồi các nguyên tố kim loại trong cực âm LIB đã qua sử dụng có ý nghĩa rất lớn về môi trường, xã hội và kinh tế. Hiện nay, việc thu hồi pin lithium-ion chủ yếu được chia thành ba bước: tiền xử lý, chiết xuất kim loại và tách kim loại. Trong nghiên cứu và phát triển bước tách kim loại của quy trình tái chế, quy trình thủy luyện kim là một trong những lựa chọn khả thi nhất vì tốc độ lọc kim loại cao và độ tinh khiết đạt yêu cầu của sản phẩm thu hồi. Tuy nhiên, quá trình này không thân thiện với môi trường, cũng không mang tính kinh tế cao vì sử dụng axit vô cơ tạo ra các sản phẩm phụ nguy hại; trong khi axit hữu cơ cần thêm chất khử hoặc thời gian phản ứng dài hơn và nhiệt độ cao hơn để thu hồi kim loại.

Các nhà nghiên cứu từ nhóm Zhong Lin Wang mang đến cho chúng ta một phương pháp khả thi xanh, hiệu quả cao và tiết kiệm để tái chế LIB, bao gồm pin lithium coban oxit (LCO) và pin lithium ba loại.

trừu tượng

Với xu hướng toàn cầu hướng tới tính trung hòa carbon, nhu cầu về pin lithium-ion (LIB) không ngừng tăng lên. Tuy nhiên, các phương pháp tái chế hiện tại đối với LIB đã qua sử dụng cần được cải thiện khẩn cấp về mặt thân thiện với môi trường, chi phí và hiệu quả. Ở đây chúng tôi đề xuất một phương pháp xúc tác cơ học, được gọi là xúc tác điện tiếp xúc, sử dụng các gốc được tạo ra bởi quá trình điện khí hóa tiếp xúc để thúc đẩy quá trình lọc kim loại dưới sóng siêu âm. Chúng tôi cũng sử dụng SiO2 làm chất xúc tác có thể tái chế trong quy trình này. Đối với pin oxit lithium coban (III), hiệu suất lọc đạt 100% đối với lithium và 92,19% đối với coban ở 90 ° C trong vòng 6 giờ. Đối với pin lithium bậc ba, hiệu suất lọc của lithium, niken, mangan và coban lần lượt đạt 94,56%, 96,62%, 96,54% và 98,39% ở 70 ° C trong vòng 6 giờ. Chúng tôi dự đoán rằng phương pháp này có thể mang lại cách tiếp cận xanh, hiệu quả cao và kinh tế cho việc tái chế LIB, đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng theo cấp số nhân đối với các sản phẩm LIB.

Thẩm quyền giải quyết

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

Một phương pháp tiết kiệm và xanh hiệu quả được phát hành để tái chế pin LFP

2023-09-16 | Jerry Huang

Các nhà nghiên cứu từ nhóm Zhong Lin Wang mang đến cho chúng ta một phương pháp khả thi xanh, hiệu quả cao và tiết kiệm để tái chế LIB, đặc biệt là pin LFP.

trừu tượng

Việc tái chế pin lithium sắt photphat (LFP), chiếm hơn 32% thị phần pin lithium-ion (LIB) trên toàn thế giới, đã thu hút sự chú ý nhờ các nguồn tài nguyên nguyên tố có giá trị và các mối lo ngại về môi trường. Tuy nhiên, các công nghệ tái chế tiên tiến, thường dựa trên các phương pháp lọc điện hóa hoặc hóa học, có những vấn đề nghiêm trọng như quy trình tẻ nhạt, mức tiêu thụ hóa chất/điện lớn và ô nhiễm thứ cấp. Ở đây, chúng tôi báo cáo một hệ thống tự cấp năng lượng cải tiến bao gồm lò phản ứng tái chế LIB điện hóa và máy phát điện nano ma sát (TENG) để tái chế LFP đã qua sử dụng. Trong lò phản ứng tái chế LIB điện hóa, cặp Cl−/ClO− được tạo ra điện hóa trong dung dịch NaCl được sử dụng làm chất trung gian oxi hóa khử để phân hủy LFP thành FePO4 và Li+ thông qua phản ứng nhắm mục tiêu oxi hóa khử mà không cần thêm hóa chất. Ngoài ra, TENG sử dụng các thành phần thải ra từ LIB bao gồm vỏ, màng nhôm-nhựa và bộ thu dòng điện được thiết kế để giảm thiểu đáng kể các chất ô nhiễm thứ cấp. Hơn nữa, TENG thu năng lượng gió, cung cấp công suất 0,21 W để cung cấp năng lượng cho hệ thống tái chế điện hóa và sạc pin. Do đó, hệ thống tái chế LFP đã qua sử dụng được đề xuất có độ tinh khiết cao (Li2CO3, 99,70% và FePO4, 99,75%), tính năng tự cấp nguồn, quy trình xử lý đơn giản và lợi nhuận cao, có thể thúc đẩy tính bền vững của công nghệ LIB.

Thẩm quyền giải quyết

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

Pin Li-Ion 50C sạc nhanh sử dụng cực dương than chì

2022-11-01 |

trừu tượng

Pin Li-ion đã xâm nhập vào thị trường xe điện với mật độ năng lượng cao, nhưng chúng vẫn bị giới hạn bởi động học chậm bởi cực dương graphit. Ở đây, các chất điện phân cho phép sạc cực nhanh (XFC) của một cực dương bằng than chì cực nhỏ mà không cần mạ Li được thiết kế. Mô tả và mô phỏng toàn diện về sự khuếch tán của Li + trong chất điện phân khối, quá trình truyền điện tích và giữa pha điện phân rắn (SEI) chứng minh rằng độ dẫn ion cao, năng lượng khử khử thấp của Li + và SEI bảo vệ là cần thiết cho XFC. Dựa trên tiêu chí, hai chất điện phân sạc nhanh được thiết kế: điện áp thấp 1,8 m LiFSI trong 1,3-dioxolan (cho các tế bào than chì LiFePO4 ||) và điện áp cao 1,0 m LiPF6 trong hỗn hợp 4-fluoroethylen cacbonat và acetonitril (7: 3 theo thể tích) (đối với tế bào than chì LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 ||). Chất điện phân trước đây cho phép điện cực graphit đạt được 180 mAh g − 1 ở 50C (1C = 370 mAh g − 1), cao hơn 10 lần so với điện cực thông thường. Chất điện phân thứ hai cho phép các tế bào than chì LiNi0.8Co0.1Mn0.1O2 || (2 mAh cm-2, tỷ lệ N / P = 1) để cung cấp khả năng đảo ngược kỷ lục 170 mAh g-1 ở sạc 4C và phóng điện 0,3C . Công trình nghiên cứu này tiết lộ các cơ chế chính của XFC và cung cấp các nguyên tắc thiết kế chất điện phân hướng dẫn cho các LIB sạc nhanh thực tế với các cực dương bằng than chì.

Người giới thiệu

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

Pin Li-ion mật độ năng lượng cao điện áp cao được báo cáo là có giá thành thấp và không chứa kim loại

2022-07-10 | Jerry Huang

Ghi chú của người biên tập: Các nhà nghiên cứu báo cáo một bước đột phá về điện hóa mật độ năng lượng cao cao áp của Pin Lithium-ion tiết kiệm và không chứa kim loại (thân thiện với môi trường). Pin lithium-ion hữu cơ 4 lớp V này có dung lượng lý thuyết cao và điện áp cao, trong khi vật liệu catốt và chất điện phân thực tế của chúng vẫn chưa được khám phá.

Các phân tử nhỏ hữu cơ có hoạt tính khử oxy hóa có áp dụng cho cực âm pin Lithium-Ion cao áp (> 4 V) không?

Bởi: Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Kazuyuki Iwase, Yoshiyuki Gambe, Itaru Honma | Xuất bản lần đầu: ngày 10 tháng 3 năm 2022 trên Advanced Science

4 pin Lithium-Ion hữu cơ loại V

Trong khi pin lithium-ion hữu cơ đã thu hút được sự chú ý lớn do dung lượng lý thuyết cao của chúng, vật liệu catốt hữu cơ điện áp cao vẫn chưa được khám phá. Trong bài báo số 2200187, Yuto Katsuyama, Hiroaki Kobayashi, Itaru Honma và các đồng nghiệp báo cáo về điện hóa của axit croconic ở điện áp cao. Các nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm xác nhận hai enolat trong axit croconic thể hiện ở mức độ oxy hóa khử là 4 V, có thể được sử dụng để lưu trữ năng lượng.

trừu tượng

Trong khi pin hữu cơ đã thu hút sự chú ý lớn do dung lượng lý thuyết cao của chúng, các vật liệu hoạt động hữu cơ điện áp cao (> 4 V so với Li / Li +) vẫn chưa được khám phá. Ở đây, các tính toán lý thuyết hàm mật độ được kết hợp với phép đo vôn theo chu kỳ để khảo sát điện hóa của axit croconic (CA) để sử dụng làm vật liệu cực âm cho pin lithium-ion trong cả chất điện phân dimethyl sulfoxide và γ-butyrolactone (GBL). Tính toán DFT chứng minh rằng muối CA dilitium (CA – Li2) có hai nhóm enolat trải qua phản ứng oxy hóa khử trên 4,0 V và mật độ năng lượng lý thuyết cấp vật liệu là 1949 Wh kg – 1 để lưu trữ bốn ion liti trong GBL — vượt quá giá trị của cả hai vật liệu cathode vô cơ thông thường và hữu cơ đã biết. Các phép đo theo chu kỳ vôn cho thấy phản ứng oxy hóa khử thuận nghịch cao bởi nhóm enolat ở ≈4 V trong cả hai chất điện phân. Các bài kiểm tra hiệu suất pin của CA như cực âm của pin lithium-ion trong GBL cho thấy hai cao nguyên điện áp phóng ở 3,9 và 3,1 V và dung lượng xả 102,2 mAh g – 1 mà không bị giảm dung lượng sau năm chu kỳ. Với điện áp phóng điện cao hơn so với các phân tử nhỏ hữu cơ hiện đại đã biết, CA hứa hẹn sẽ trở thành một ứng cử viên vật liệu cực âm hàng đầu cho pin hữu cơ lithium-ion mật độ năng lượng cao trong tương lai.

Người giới thiệu:

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

Tiết lộ công nghệ đột phá về LFP ở nhiệt độ thấp

2022-04-19 | Jerry Huang

Vào ngày 15 tháng 4, một nhóm nghiên cứu và phát triển từ Changzhou Liyuan New Energy Co đã đưa ra thông báo tại Nam Kinh rằng công ty đã thực hiện một bước đột phá công nghệ trên vật liệu cathode LFP, giúp cải thiện đáng kể hiệu suất của LFP, cũng như tốc độ sạc ở nhiệt độ thấp.

EV được cung cấp bởi pin LFP thông thường có nhược điểm rõ ràng của riêng nó là gây lo lắng về phạm vi, đó là phạm vi của nó thường khoảng 50% so với phạm vi NEDC / WLTP / EPA tuyên bố của nó ở nhiệt độ thấp như -20 ℃.

Vật liệu LFP mới, "LFP-1", được tuyên bố là do hơn 20 chuyên gia R&D từ Trung tâm Nghiên cứu Thâm Quyến của họ phát triển sau hơn 2.000 thí nghiệm lặp lại trong tám năm và nhóm R&D đã giành được 5 bằng sáng chế với nó.

Các hiệu suất đột phá của “LFP-1” được báo cáo là đạt được bằng cách thiết lập các kênh vận chuyển ion lithium tốc độ cao bên trong vật liệu catốt cùng với công nghệ “quả cầu năng lượng” hiện đại; và các tính năng vật liệu:

Tăng tỷ lệ dung lượng xả của pin LFP từ 55% lên 85% ở -20 ℃ độ và từ gần 0 lên 57% ở -40 ℃ độ.
Đạt được phạm vi 500 km chỉ trong 15 phút sạc nhanh tốc độ 4C. Trong khi đó, một chiếc EV chạy bằng pin LFP thông thường thường cần sạc nhanh 40 phút để đạt được phạm vi hoạt động khoảng 550 km.

Natri sẽ là giải pháp tiếp theo?

2022-04-08 | Jerry Huang

Vào năm 2020, những kẻ xâm lược thị trường xe điện đã hào hứng suy đoán rằng việc giảm giá thành của pin chạy bằng lithium sẽ mang lại sự tăng trưởng nhanh chóng về doanh số bán xe điện trên toàn thế giới, và thực sự là như vậy.

Ông Jow Lowry từ Global Lithium LLC cho biết khi nói đến quý đầu tiên của năm 2022, hầu hết chúng ta vẫn chưa sẵn sàng để đón nhận “March Madness”. Bước đều. Tuy nhiên, ông cảm thấy rằng giá lithium cao sẽ không tạo ra sự phá hủy nhu cầu từ thị trường xe điện. “Chúng tôi có giá lithium cao vì thiếu đầu tư đã tạo ra sự mất cân bằng cung cầu. Tôi không tin rằng điều này sẽ phá hủy nhu cầu. Tôi tin rằng, nói một cách chính xác hơn, nó sẽ thúc đẩy nhu cầu. Cuộc cách mạng EV sẽ bị hạn chế trong thập kỷ này do thiếu nguồn cung cấp lithium. Ông Jow Lowry nói.

Bất chấp giá lithium cao kỷ lục, nhiều vật liệu pin khác, chẳng hạn như niken, coban và nhôm, cũng đã gặp phải làn sóng tăng giá lịch sử trong quý 1 năm nay, dẫn đến chi phí pin tiếp tục tăng và hơn 20 OEM công bố về EV của họ. tăng giá vào tháng 3 năm 2022.

Vậy pin lithium đang hướng đến đâu? Một số chuyên gia nói rằng pin lithium sẽ được sử dụng cho xe điện tầm trung và cao cấp, thiết bị điện tử tiêu dùng, phương tiện thủy điện và phương tiện bay trên không, v.v.

Còn về mức đầu vào của EV và lưu trữ năng lượng thì sao? Pin hóa học natri sẽ là một sự lựa chọn khác cho họ? Có rất nhiều natri và các nguồn tài nguyên khác trên trái đất cho pin natri, được cho là tiết kiệm và thân thiện với môi trường. Có bất kỳ giải pháp pin nào khác có khả năng mở rộng cao không? Hãy cùng chờ xem những đột phá nghiên cứu nào sẽ đến tiếp theo.

Cuộc đua hóa học tế bào: Hệ thống Lithi vs Natri

2021-12-08 | Jerry Huang

Nghiên cứu dành cho pin lithium-sulfur (Li / S ₈ ) và lithium-oxy (Li / O ₂ ) ở nhiệt độ phòng đã tăng lên đáng kể trong mười năm qua. Cuộc chạy đua để phát triển các hệ thống tế bào như vậy chủ yếu được thúc đẩy bởi mật độ năng lượng lý thuyết rất cao và sự phong phú của lưu huỳnh và oxy. Tuy nhiên, hóa học tế bào rất phức tạp và tiến trình phát triển thiết bị thực tế vẫn bị cản trở bởi một số vấn đề chính cơ bản, hiện đang được giải quyết bằng nhiều cách tiếp cận.

Khá ngạc nhiên là không có nhiều thông tin về các hệ thống pin tương tự dựa trên natri, mặc dù pin Na / S ₈ và Na / NiCl ₂ nhiệt độ cao đã được thương mại hóa cho thấy rằng một loại pin có thể sạc lại dựa trên natri là khả thi trên quy mô lớn. Hơn nữa, lượng natri dồi dào tự nhiên là một lợi ích hấp dẫn cho sự phát triển của pin dựa trên các thành phần chi phí thấp.

Bài đánh giá này cung cấp bản tóm tắt kiến thức hiện đại về pin lithium – lưu huỳnh và lithium – oxy và so sánh trực tiếp với các hệ thống natri tương tự. Các đặc tính chung, các lợi ích và thách thức chính, các chiến lược gần đây để cải thiện hiệu suất và các hướng dẫn chung để phát triển thêm được tóm tắt và thảo luận nghiêm túc. Nói chung, sự thay thế liti cho natri có tác động mạnh mẽ đến các đặc tính tổng thể của phản ứng tế bào và sự khác biệt về vận chuyển ion, độ ổn định pha, thế điện cực, mật độ năng lượng, v.v. có thể được mong đợi.

Liệu những khác biệt này có mang lại lợi ích cho quá trình hóa học tế bào thuận nghịch hơn hay không vẫn còn là một câu hỏi bỏ ngỏ, nhưng một số báo cáo đầu tiên về nhiệt độ phòng của _{tế bào Na / S 8} và Na / O ₂ đã cho thấy một số khác biệt thú vị so với Li / S _{8 đã} được thiết lập và Hệ thống Li / O _2.

Pin lithium-ion có thể sạc lại (LIB) đã nhanh chóng trở thành hình thức lưu trữ năng lượng quan trọng nhất cho tất cả các ứng dụng di động kể từ khi được thương mại hóa vào đầu những năm 1990. Điều này chủ yếu là do mật độ năng lượng vô song của chúng, dễ dàng vượt qua các hệ thống pin có thể sạc lại khác như metal – hydride hoặc chì – acid. Tuy nhiên, nhu cầu lưu trữ điện an toàn hơn, nhỏ gọn hơn và chi phí hợp lý hơn đòi hỏi phải liên tục nghiên cứu và phát triển.

Nhu cầu lưu trữ năng lượng cố định rẻ tiền đã trở thành một thách thức bổ sung, điều này cũng kích hoạt các nghiên cứu về pin thay thế. Ví dụ, những nỗ lực chính hướng tới việc cải tiến liên tục các công nghệ Li-ion khác nhau bằng cách đóng gói, xử lý hiệu quả hơn, chất điện phân tốt hơn và vật liệu điện cực được tối ưu hóa. Mặc dù đã đạt được những tiến bộ đáng kể về mật độ công suất trong những năm qua, nhưng sự gia tăng về mật độ năng lượng (về mặt thể tích và trọng lượng) là tương đối nhỏ. So sánh các công nghệ pin khác nhau về mật độ năng lượng của chúng được thể hiện trong Hình 1.

Mật độ năng lượng lý thuyết và (ước tính) thực tế của các loại pin có thể sạc lại khác nhau.

Hình 1: Mật độ năng lượng lý thuyết và (ước tính) thực tế của các loại pin có thể sạc lại khác nhau: Pb – axit - axit chì, NiMH - hyđrua kim loại niken, Na-ion - ước tính thu được từ dữ liệu cho Li-ion giả sử điện áp pin thấp hơn một chút, Li- ion - trung bình so với các loại khác nhau, HT-Na / S ₈ - pin natri – lưu huỳnh nhiệt độ cao, Li / S ₈ và Na / S ₈ - pin lithium – lưu huỳnh và natri – lưu huỳnh giả sử Li ₂ S và Na2S là sản phẩm phóng điện, Li / O ₂ và Na / O ₂ - pin lithium-oxy (giá trị lý thuyết bao gồm trọng lượng của oxy và phụ thuộc vào phép đo mẫu của sản phẩm phóng điện giả định, tức là oxit, peroxit hoặc superoxit). Lưu ý rằng các giá trị cho mật độ năng lượng thực tế có thể thay đổi phần lớn tùy thuộc vào thiết kế pin (kích thước, công suất cao, năng lượng cao, một tế bào hoặc pin) và trạng thái phát triển. Tất cả các giá trị cho mật độ năng lượng thực tế đều quy về mức tế bào (ngoại trừ Pb – axit, 12 V). Các giá trị cho _{pin Li / S 8} và Li / O ₂ được lấy từ tài liệu (trích dẫn trong văn bản chính) và được sử dụng để ước tính mật độ năng lượng cho các tế bào _{Na / S 8} và Na / O _2. Trong số các công nghệ trên, chỉ có công nghệ axit chì, NiMH, Li-ion và Na / S ₈ nhiệt độ cao là đã được thương mại hóa cho đến nay.

Người giới thiệu:

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

Lithium Tetrafluoroborate (LiBF4) làm phụ gia điện phân cho pin Li-ion

2021-12-05 | Jerry Huang

Lithium tetrafluoroborate (LiBF ₄ ) được sử dụng làm phụ gia điện phân để cải thiện hiệu suất chu kỳ của LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ / tế bào graphite (NMC532) ở điện áp hoạt động cao hơn được nghiên cứu.

Với việc bổ sung 1,0 wt% LiBF4 vào chất điện phân, khả năng duy trì dung lượng của pin lithium ion sau 100 chu kỳ đã được cải thiện đáng kể từ 29,2% lên 90,1% ở điện áp 3,0 V-4,5 V. Để hiểu cơ chế của việc tăng cường khả năng duy trì ở mức cao Hoạt động điện áp, các đặc tính bao gồm hiệu suất của tế bào, hành vi trở kháng cũng như các đặc tính của các thuộc tính giao diện điện cực được kiểm tra.

Người ta thấy rằng LiBF4 có khả năng tham gia vào việc hình thành màng phân cách trên cả hai điện cực. Hiệu suất được cải thiện của tế bào là do việc sửa đổi các thành phần lớp giao diện trên cực dương graphit và cực âm LiNi _0,5 Co _0,2 Mn _0,3 O ₂ , dẫn đến giảm trở kháng giao diện.

Nguồn: Zuo, Xiaoxi & Fan, Chengjie & Liu, Jiansheng & Xiao, Xin & Wu, Junhua & Nan, Junmin. (2013). Lithium Tetrafluoroborate như một chất phụ gia điện phân để cải thiện hiệu suất điện áp cao của pin Lithium-Ion. Tạp chí của Hiệp hội Điện hóa. 160. A1199-A1204. 10.1149 / 2.066308jes. https://iopscience.iop.org/article/10.1149/2.066308jes

Lithium difluorophosphate so với natri difluorophosphate làm phụ gia điện giải Li-ion

2021-11-24 | Jerry Huang

Lithium difluorophosphate (LiDFP, LFO) rất hữu ích như một chất phụ gia điện phân để nâng cao hiệu suất vòng đời của pin li-ion và duy trì khả năng phóng điện ở nhiệt độ cao, cũng như giảm hiện tượng tự phóng điện. Trong khi natri difluorophosphat có hiệu suất tương tự trong tế bào pin NMC532? Hãy cùng xem một bài báo đăng trên Tạp chí Hiệp hội Điện hóa năm 2020.

Kết luận: Ba chất phụ gia điện phân muối difluorophosphat mới đã được tổng hợp và đánh giá trong tế bào túi NMC532 / graphite. Amoni difluorophotphat (AFO) được điều chế dễ dàng thông qua phản ứng dạng rắn, ở trạng thái chuẩn của amoni florua và photpho pentoxit mà chỉ cần đun nóng nhẹ để bắt đầu. Sản lượng tốt nhất của natri difluorophosphat (NaFO) trong nghiên cứu này thu được bằng cách phản ứng với axit difluorophosphoric và natri cacbonat trong 1,2-diemethoxyethane qua rây 3 phân tử, một chất làm khô rất mạnh. Tetramethylammonium difluorophosphate (MAFO) được điều chế từ NaFO thông qua trao đổi cation với tetramethylammonium chloride.

NaFO được báo cáo là một chất phụ gia điện giải rất tốt, với hiệu suất tương tự trong các tế bào NMC532 / gr như phụ gia lithium difluorophosphate (LFO) được biết đến nhiều hơn, mỗi loại cho thấy khả năng phóng điện duy trì ~ 90% sau hơn 1.500 chu kỳ ở 40 ° C. Độ ổn định lâu dài trong quá trình chạy xe đạp giữa 3.0–4.3 V so sánh thuận lợi với, nhưng vẫn thấp hơn các tế bào chuẩn DTD 2% VC 1% được báo cáo bởi Harlow và cộng sự, có khả năng duy trì ∼94% sau 1.500 chu kỳ. Bản chất có lợi của cả hai chất phụ gia là do anion difluorophosphat. Ngược lại, AFO và MAFO được phát hiện là các chất phụ gia kém điện ly. Điều này được cho là do sự hình thành của lithium nitride trước đây. Người ta vẫn chưa biết tại sao các cation tetramethylammonium lại có ảnh hưởng tiêu cực đến sự ổn định của tế bào.

Người giới thiệu:

Tổng hợp và Đánh giá các Phụ gia Điện phân Muối Difluorophosphate cho Pin Lithium-Ion, Tạp chí The Electrochemical Society, 2020 167 100538, David S. Hall, Toren Hynes, Connor P. Aiken và JR Dahn

Poworks

Poworks là một nhà sản xuất chuyên nghiệp và nhà cung cấp của các hợp chất lithium.