Ổn định pha điện phân rắn (SEI) vẫn là một thách thức quan trọng đối với anot pin lithium-ion gốc silicon. Hợp kim silicon với các nguyên tố thứ cấp như bo đã nổi lên như một chiến lược đầy hứa hẹn để cải thiện tuổi thọ chu kỳ của anot silicon, nhưng cơ chế cơ bản vẫn chưa rõ ràng. Để giải quyết khoảng cách kiến thức này, cách nồng độ bo ảnh hưởng đến hiệu suất pin được nghiên cứu một cách có hệ thống. Những kết quả này cho thấy sự gia tăng gần như đơn điệu trong tuổi thọ chu kỳ với hàm lượng bo cao hơn, với các điện cực giàu bo hoạt động tốt hơn đáng kể so với silicon nguyên chất. Ngoài ra, anot hợp kim silicon-bo có tuổi thọ theo lịch dài hơn gần ba lần so với silicon nguyên chất. Thông qua phân tích cơ học chi tiết, các yếu tố góp phần thay thế được loại trừ một cách có hệ thống và người ta đề xuất rằng quá trình thụ động hóa được cải thiện phát sinh từ một lưỡng cực vĩnh cửu mạnh ở bề mặt hạt nano. Lưỡng cực này, được hình thành bởi bo có tính axit Lewis cao và thiếu phối hợp, tạo ra một lớp tĩnh, dày đặc ion giúp ổn định giao diện điện hóa, làm giảm sự phân hủy chất điện phân ký sinh và tăng cường độ ổn định lâu dài. Những phát hiện này cho thấy, trong khuôn khổ SEI, lớp kép điện là một cân nhắc quan trọng trong quá trình thụ động hóa bề mặt. Thông tin chi tiết này cung cấp một không gian tham số chưa được khám phá để tối ưu hóa cực dương silicon trong pin lithium-ion thế hệ tiếp theo.
Ghi chú của biên tập viên: Pin natri-kim loại rất quan trọng đối với việc lưu trữ năng lượng quy mô lớn và các thiết bị điện tử di động như một thiết bị lưu trữ năng lượng với mật độ năng lượng cao và chi phí thấp. Tuy nhiên, hiệu suất của chất điện phân và SEI hạn chế tuổi thọ chu kỳ và tốc độ sạc/xả của pin natri-kim loại. LiTFSI tạo ra sự khác biệt như thế nào trong pin natri-kim loại? Sau đây là một ví dụ. Cảm ơn nghiên cứu đặc biệt của nhóm Shuang Wan.
Tóm tắt
Xây dựng một pha điện phân rắn (SEI) giàu vô cơ và mạnh mẽ là một trong những phương pháp tiếp cận quan trọng để cải thiện hiệu suất điện hóa của pin kim loại natri (SMB). Tuy nhiên, độ dẫn điện thấp và sự phân bố của các chất vô cơ phổ biến trong SEI làm nhiễu sự khuếch tán Na+ và gây ra sự lắng đọng natri không đồng đều. Ở đây, chúng tôi xây dựng một SEI độc đáo với các chất vô cơ có độ dẫn điện cao được phân tán đều bằng cách đưa LiTFSI tự hy sinh vào chất điện phân cacbonat gốc muối natri. Hiệu ứng cạnh tranh khử giữa LiTFSI và FEC tạo điều kiện cho sự hình thành SEI với các chất vô cơ được phân tán đều. Trong đó Li3N và các chất vô cơ có độ dẫn điện cao cung cấp các miền vận chuyển ion nhanh và các vị trí tạo hạt thông lượng cao cho Na+, do đó có lợi cho sự lắng đọng natri nhanh chóng ở tốc độ cao. Do đó, SEI có nguồn gốc từ LiTFSI và FEC cho phép pin Na∥Na3V2(PO4)3 thể hiện khả năng duy trì dung lượng 89,15% (87,62 mA hg–1) ở tốc độ cực cao là 60 C sau 10.000 chu kỳ, trong khi pin không có LiTFSI chỉ cung cấp khả năng duy trì dung lượng 48,44% ngay cả sau 8000 chu kỳ. Hơn nữa, pin túi Na∥Na3V2(PO4)3 với SEI đặc biệt thể hiện khả năng duy trì dung lượng ổn định là 92,05% ở 10 C sau 2000 chu kỳ. Thiết kế SEI độc đáo này làm sáng tỏ một chiến lược mới để thúc đẩy các SMB hoạt động trong điều kiện tốc độ cực cao.
Ghi chú của biên tập viên: LiTFSI, CAS: 90076-65-6, giúp ích như thế nào trong việc phát triển pin lithium rắn hoàn toàn dựa trên sulfide? Đây là một ví dụ. Cảm ơn nghiên cứu phi thường của nhóm Fangyang Liu.
Tóm tắt
Cửa sổ điện hóa hẹp của chất điện phân sunfua có thể dẫn đến các cơ chế hỏng hóc khác nhau tại các giao diện của phía catốt và anot. Việc đưa ra các chiến lược sửa đổi riêng biệt cho phía catốt và anot làm tăng tính phức tạp của quy trình chế tạo pin lithium thể rắn hoàn toàn dựa trên sunfua (ASSLB). Trong công trình này, một chiến lược sửa đổi tích hợp đã được sử dụng bằng cách đưa các lớp lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI) vào trong quá trình tinh chế ướt của Li6PS5Cl (LPSC), quá trình này đã xây dựng thành công tại chỗ các giao diện flo hóa mạnh mẽ trên cả phía catốt và anot cùng một lúc. Về phía anot lithium, độ dẫn điện tử giảm của LiTFSI@LPSC và việc tạo ra giao diện flo hóa đã ngăn chặn hiệu quả sự phát triển của dendrite lithium, điều này đã được xác nhận thêm bằng các tính toán của Lý thuyết hàm mật độ (DFT). Kết quả là, pin Li|LiTFSI@LPSC|Li đạt được mật độ dòng điện tới hạn lên đến 1,6 mA cm−2 và hiệu suất chu kỳ ổn định trong hơn 1500 giờ ở 0,2 mA cm−2. Về phía catốt, LiTFSI@LPSC không chỉ tăng cường vận chuyển Li+ bên trong catốt composite mà còn phân hủy lớp vỏ LiTFSI tại chỗ thành pha điện phân catốt gốc LiF (CEI). Khả năng duy trì dung lượng đạt 98,6% sau 500 chu kỳ ở 2oC với LiNi0,83Co0,11Mn0,06O2 (NCM83) ở điện áp cắt cao 4,6 V. LiTFSI@LPSC chức năng hóa tạo điều kiện cho việc sửa đổi giao diện toàn diện, tất cả trong một cho cả phía anot và catot, đơn giản hóa đáng kể quá trình thiết kế giao diện trong ASSLB gốc sulfide đồng thời mang lại hiệu suất điện hóa đặc biệt.
Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide (LiTFSI), với công thức phân tử hóa học là C2F6LiNO4S2, là một chất hữu cơ dạng tinh thể hoặc dạng bột màu trắng có độ ổn định điện hóa và nhiệt cao. Là một chất phụ gia điện phân, LiTFSI có thể được áp dụng cho nhiều hệ thống pin khác nhau như pin lithium chính, pin lithium thứ cấp và pin lithium thể rắn.
Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI), một thành phần chính trong chất điện phân của pin lithium-ion, được biết đến với độ ổn định nhiệt và điện hóa tuyệt vời. Thông qua cấu hình phân tử độc đáo của mình, muối lithium này tạo nên một mạng lưới anion rắn bên trong chất điện phân, không chỉ làm giảm đáng kể độ nhớt của dung dịch mà còn làm tăng đáng kể tốc độ vận chuyển ion lithium. Tính chất này chuyển trực tiếp thành hiệu suất cao trong quá trình sạc và xả pin, khiến LiTFSI trở nên lý tưởng để nâng cao hiệu suất tổng thể của pin lithium-ion. Đặc biệt trong nghiên cứu và phát triển pin lithium thể rắn, LiTFSI cho thấy tiềm năng to lớn. Ngoài ra, nó cho thấy hiệu suất rất tích cực trong nghiên cứu Pin kim loại natri (SMB) và dự kiến sẽ thúc đẩy sự đổi mới hơn nữa trong công nghệ pin. Tuy nhiên, tính ổn định hiệu suất của LiTFSI trong môi trường phức tạp và có hệ thống là những vấn đề cấp bách cần được giải quyết trong nghiên cứu hiện tại.
Lithium bis(trifluoromethylsulfonyl)imide (LiTFSI) đã bắt đầu được ứng dụng với số lượng lớn trong các loại pin mới như pin lithium-ion thể rắn, bao gồm pin thể rắn polymer, pin thể rắn sulfide và pin thể rắn oxide. LiTFSI đã được chứng minh là hữu ích trong việc cải thiện hiệu suất pin, bao gồm vai trò của nó trong việc bảo vệ anot, tạo điều kiện cho khả năng sạc nhanh và thúc đẩy lợi thế cao trong phạm vi nhiệt độ rộng. Lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)imide là một trong những chất phụ gia điện phân quan trọng cho pin lithium, có thể cải thiện độ ổn định điện hóa, hiệu suất chu kỳ và độ dẫn điện của chất điện phân, và có tác dụng ăn mòn ít hơn đối với lá nhôm ở điện áp cao hơn, có thể được điều chỉnh để tăng mật độ năng lượng của pin trong ngành công nghiệp xe điện.
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.
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. Tấm pin mặt trời đầu tiên được chế tạo Tấm pin mặt trời một năm sau 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.
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.
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, 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.
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.
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.
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.
Poworks
Poworks là một nhà sản xuất chuyên nghiệp và nhà cung cấp của các hợp chất lithium.
Tấm pin mặt trời đầu tiên được chế tạo 
Tấm pin mặt trời một năm sau 
Cơ sở năng lượng mặt trời 5 năm sau
