01 ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ແລະ lithium-sulfur ຫມໍ້ໄຟແມ່ນຫຍັງ?
① ຫມໍ້ໄຟ Li-air
ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ໃຊ້ອົກຊີເຈນທີ່ເປັນ electrode reactant ບວກແລະ lithium ໂລຫະເປັນ electrode ລົບ.ມັນມີຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທາງທິດສະດີສູງ (3500wh/kg), ແລະຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານຕົວຈິງສາມາດບັນລຸ 500-1000wh/kg, ເຊິ່ງສູງກວ່າລະບົບຫມໍ້ໄຟ lithium-ion ທົ່ວໄປ.ຫມໍ້ໄຟ Lithium-air ແມ່ນປະກອບດ້ວຍ electrodes ບວກ, electrolytes ແລະ electrodes ລົບ.ໃນລະບົບຫມໍ້ໄຟທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາ, ອົກຊີເຈນທີ່ບໍລິສຸດໃນປັດຈຸບັນຖືກນໍາໃຊ້ເປັນອາຍແກັສຕິກິຣິຍາ, ດັ່ງນັ້ນຫມໍ້ໄຟ lithium-air ຍັງສາມາດເອີ້ນວ່າຫມໍ້ໄຟ lithium-oxygen.
ໃນປີ 1996, Abraham et al.ສໍາເລັດການປະກອບຫມໍ້ໄຟ lithium-air ທໍາອິດທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາໃນຫ້ອງທົດລອງ.ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ນັກຄົ້ນຄວ້າໄດ້ເລີ່ມຕົ້ນທີ່ຈະເອົາໃຈໃສ່ກັບປະຕິກິລິຍາ electrochemical ພາຍໃນແລະກົນໄກຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-air ທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາ;ໃນປີ 2002, ອ່ານ et al.ພົບວ່າການປະຕິບັດທາງເຄມີຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-air ແມ່ນຂຶ້ນກັບວັດສະດຸລະລາຍ electrolyte ແລະອາກາດ cathode;ໃນປີ 2006, Ogasawara et al.ໃຊ້ Mass spectrometer, ມັນໄດ້ຖືກພິສູດເປັນຄັ້ງທໍາອິດວ່າ Li2O2 ຖືກ oxidized ແລະອົກຊີເຈນຖືກປ່ອຍອອກມາໃນລະຫວ່າງການສາກໄຟ, ເຊິ່ງຢືນຢັນການປີ້ນກັບກັນຂອງ electrochemical ຂອງ Li2O2.ດັ່ງນັ້ນ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຫຼາຍແລະການພັດທະນາຢ່າງໄວວາ.
② ຫມໍ້ໄຟ Lithium-sulfur
ແບດເຕີຣີ້ Lithium-sulfur ເປັນລະບົບຫມໍ້ໄຟຮອງໂດຍອີງໃສ່ປະຕິກິລິຍາປີ້ນກັບກັນຂອງຊູນຟູຣິກທີ່ມີຄວາມຈຸສະເພາະສູງ (1675mAh/g) ແລະໂລຫະ lithium (3860mAh/g), ມີແຮງດັນໄຟຟ້າສະເລ່ຍປະມານ 2.15V.ຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານທາງທິດສະດີສາມາດບັນລຸ 2600wh/kg.ວັດຖຸດິບຂອງມັນມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາແລະຄວາມເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ, ສະນັ້ນມັນມີທ່າແຮງການພັດທະນາທີ່ຍິ່ງໃຫຍ່.ການປະດິດຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ສາມາດຕິດຕາມໄດ້ໃນຊຸມປີ 1960, ໃນເວລາທີ່ Herbert ແລະ Ulam ໄດ້ຍື່ນຄໍາຮ້ອງຂໍສິດທິບັດຫມໍ້ໄຟ.ຕົ້ນແບບຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ນີ້ໃຊ້ lithium ຫຼືໂລຫະປະສົມ lithium ເປັນວັດສະດຸ electrode ລົບ, sulfur ເປັນວັດສະດຸ electrode ບວກແລະປະກອບດ້ວຍ amines ອີ່ມຕົວ aliphatic.ຂອງ electrolyte.ສອງສາມປີຕໍ່ມາ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ໄດ້ຖືກປັບປຸງໂດຍການນໍາສານລະລາຍອິນຊີເຊັ່ນ PC, DMSO, ແລະ DMF, ແລະແບດເຕີຣີ້ 2.35-2.5V ໄດ້ຮັບ.ໃນທ້າຍຊຸມປີ 1980, ethers ໄດ້ຖືກພິສູດວ່າມີປະໂຫຍດໃນຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur.ໃນການສຶກສາຕໍ່ໄປ, ການຄົ້ນພົບຂອງ electrolytes ທີ່ມີອີເທີ, ການນໍາໃຊ້ LiNO3 ເປັນສານເສີມ electrolyte, ແລະການສະເຫນີຂອງ electrodes ບວກຂອງ carbon / sulfur composite ໄດ້ເປີດການຂະຫຍາຍຕົວການຄົ້ນຄວ້າຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ຊູນຟູຣິກ.
02 ຫຼັກການເຮັດວຽກຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-air ແລະຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur
① ຫມໍ້ໄຟ Li-air
ອີງຕາມລັດທີ່ແຕກຕ່າງກັນຂອງ electrolyte ທີ່ໃຊ້, ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ສາມາດແບ່ງອອກເປັນລະບົບນ້ໍາ, ລະບົບອິນຊີ, ລະບົບປະສົມນ້ໍາ - ອິນຊີ, ແລະຫມໍ້ໄຟ lithium-air all-solid-state.ໃນບັນດາພວກມັນ, ເນື່ອງຈາກຄວາມອາດສາມາດສະເພາະຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-air ຕ່ໍາທີ່ໃຊ້ electrolytes ນ້ໍາ, ຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການປົກປ້ອງໂລຫະ lithium, ແລະການກັບຄືນຂອງລະບົບທີ່ບໍ່ດີ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ປອດສານພິດທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາແລະລັດ lithium-air ທັງຫມົດແຂງ. ແບດເຕີຣີແມ່ນຖືກນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງໃນປະຈຸບັນ.ຄົ້ນຄ້ວາ.ແບດເຕີລີ່ lithium-air ທີ່ບໍ່ມີນ້ໍາໄດ້ຖືກສະເຫນີຄັ້ງທໍາອິດໂດຍ Abraham ແລະ Z.Jiang ໃນປີ 1996. ສົມຜົນຕິກິຣິຍາໄຫຼແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 1. ປະຕິກິລິຍາການສາກໄຟແມ່ນກົງກັນຂ້າມ.electrolyte ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ electrolyte ອິນຊີຫຼື electrolyte ແຂງ, ແລະຜະລິດຕະພັນການລົງຂາວສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນ Li2O2, ຜະລິດຕະພັນແມ່ນ insoluble ໃນ electrolyte, ແລະງ່າຍທີ່ຈະສະສົມຢູ່ໃນ electrode ທາງອາກາດ, ຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມສາມາດໃນການໄຫຼຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-ອາກາດ.
ແບດເຕີຣີ້ Lithium-air ມີຄວາມໄດ້ປຽບຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນຂອງພະລັງງານສູງ, ເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມ, ແລະລາຄາຕໍ່າ, ແຕ່ການຄົ້ນຄວ້າຍັງຢູ່ໃນໄວເດັກ, ແລະຍັງມີຫຼາຍບັນຫາທີ່ຈະແກ້ໄຂ, ເຊັ່ນ catalysis ຂອງປະຕິກິລິຍາການຫຼຸດຜ່ອນອົກຊີເຈນ, ການ. ການ permeability ອົກຊີເຈນແລະ hydrophobicity ຂອງ electrodes ອາກາດ, ແລະ deactivated ຂອງ electrodes ອາກາດແລະອື່ນໆ.
② ຫມໍ້ໄຟ Lithium-sulfur
ແບດເຕີຣີ້ Lithium-sulfur ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນໃຊ້ອົງປະກອບຂອງຊູນຟູຣິກຫຼື sulfur-based ເປັນອຸປະກອນ electrode ບວກຂອງຫມໍ້ໄຟ, ແລະ lithium ໂລຫະຖືກນໍາໃຊ້ຕົ້ນຕໍສໍາລັບການ electrode ລົບ.ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການໄຫຼ, lithium ໂລຫະທີ່ຕັ້ງຢູ່ໃນ electrode ລົບໄດ້ຖືກ oxidized ເພື່ອສູນເສຍເອເລັກໂຕຣນິກແລະຜະລິດ lithium ions;ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ເອເລັກໂຕຣນິກໄດ້ຖືກໂອນໄປຫາ electrode ບວກໂດຍຜ່ານວົງຈອນພາຍນອກ, ແລະ lithium ions ທີ່ຖືກສ້າງຂື້ນຍັງຖືກໂອນໄປຫາ electrode ໃນທາງບວກໂດຍຜ່ານ electrolyte ເພື່ອປະຕິກິລິຍາກັບຊູນຟູຣິກເພື່ອສ້າງເປັນ polysulfide.Lithium (LiPSs), ແລະຫຼັງຈາກນັ້ນປະຕິກິລິຍາເພີ່ມເຕີມເພື່ອສ້າງ lithium sulfide ເພື່ອເຮັດສໍາເລັດຂະບວນການໄຫຼ.ໃນລະຫວ່າງຂະບວນການສາກໄຟ, lithium ions ໃນ LiPSs ກັບຄືນໄປຫາ electrode ລົບຜ່ານ electrolyte, ໃນຂະນະທີ່ electrode ກັບຄືນໄປສູ່ electrode ລົບໂດຍຜ່ານວົງຈອນພາຍນອກເພື່ອສ້າງເປັນໂລຫະ lithium ກັບ lithium ions, ແລະ LiPSs ຖືກຫຼຸດລົງເປັນຊູນຟູຣິກທີ່ electrode ບວກເພື່ອໃຫ້ສໍາເລັດ. ຂະບວນການສາກໄຟ.
ຂະບວນການປົດປ່ອຍຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ສ່ວນໃຫຍ່ແມ່ນປະຕິກິລິຍາທາງເຄມີຫຼາຍຂັ້ນຕອນ, ຫຼາຍເອເລັກໂຕຣນິກ, ຫຼາຍເຟດທີ່ສະລັບສັບຊ້ອນກ່ຽວກັບ cathode ຊູນຟູຣິກ, ແລະ LiPSs ທີ່ມີຄວາມຍາວຂອງລະບົບຕ່ອງໂສ້ທີ່ແຕກຕ່າງກັນແມ່ນປ່ຽນເປັນກັນແລະກັນໃນລະຫວ່າງຂະບວນການປ່ອຍການສາກໄຟ.ໃນລະຫວ່າງການຂະບວນການໄຫຼ, ປະຕິກິລິຍາທີ່ອາດຈະເກີດຂື້ນຢູ່ທີ່ electrode ບວກແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 2, ແລະປະຕິກິລິຍາຢູ່ທີ່ electrode ລົບແມ່ນສະແດງຢູ່ໃນຮູບ 3.
ຂໍ້ດີຂອງຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ແມ່ນເຫັນໄດ້ຊັດເຈນ, ເຊັ່ນ: ຄວາມອາດສາມາດທາງທິດສະດີສູງຫຼາຍ;ບໍ່ມີອົກຊີເຈນໃນວັດສະດຸ, ແລະປະຕິກິລິຍາຂອງອົກຊີເຈນທີ່ວິວັດທະນາການຈະບໍ່ເກີດຂື້ນ, ດັ່ງນັ້ນການປະຕິບັດຄວາມປອດໄພແມ່ນດີ;ຊັບພະຍາກອນຊູນຟູຣິກແມ່ນອຸດົມສົມບູນແລະທາດ sulfur ອົງປະກອບແມ່ນລາຄາຖືກ;ມັນເປັນເປັນມິດກັບສິ່ງແວດລ້ອມແລະມີສານພິດຕ່ໍາ.ຢ່າງໃດກໍ່ຕາມ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ຍັງມີບັນຫາທ້າທາຍບາງຢ່າງເຊັ່ນ: ຜົນກະທົບຂອງ lithium polysulfide shuttle;insulation ຂອງ sulfur ອົງປະກອບແລະຜະລິດຕະພັນການໄຫຼຂອງມັນ;ບັນຫາຂອງການປ່ຽນແປງປະລິມານຂະຫນາດໃຫຍ່;SEI ທີ່ບໍ່ຫມັ້ນຄົງແລະບັນຫາຄວາມປອດໄພທີ່ເກີດຈາກ lithium anodes;ປະກົດການໄຫຼອອກດ້ວຍຕົນເອງ, ແລະອື່ນໆ.
ໃນຖານະເປັນການຜະລິດໃຫມ່ຂອງລະບົບຫມໍ້ໄຟມັດທະຍົມ, ຫມໍ້ໄຟ lithium-air ແລະຫມໍ້ໄຟ lithium-sulfur ມີມູນຄ່າຄວາມສາມາດສະເພາະທາງທິດສະດີສູງຫຼາຍ, ແລະໄດ້ຮັບຄວາມສົນໃຈຢ່າງກວ້າງຂວາງຈາກນັກຄົ້ນຄວ້າແລະຕະຫຼາດຫມໍ້ໄຟຮອງ.ປະຈຸບັນ, ໝໍ້ໄຟສອງໜ່ວຍນີ້ຍັງປະສົບກັບບັນຫາທາງວິທະຍາສາດແລະເຕັກນິກຫຼາຍຢ່າງ.ພວກເຂົາຢູ່ໃນຂັ້ນຕອນການຄົ້ນຄວ້າເບື້ອງຕົ້ນຂອງການພັດທະນາຫມໍ້ໄຟ.ນອກເຫນືອຈາກຄວາມອາດສາມາດສະເພາະແລະຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງວັດສະດຸ cathode ຫມໍ້ໄຟທີ່ຕ້ອງໄດ້ຮັບການປັບປຸງຕື່ມອີກ, ບັນຫາທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນຄວາມປອດໄພຂອງຫມໍ້ໄຟຍັງຕ້ອງໄດ້ຮັບການແກ້ໄຂຢ່າງຮີບດ່ວນ.ໃນອະນາຄົດ, ແບດເຕີຣີສອງຊະນິດໃຫມ່ນີ້ຍັງຕ້ອງການການປັບປຸງດ້ານວິຊາການຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງເພື່ອລົບລ້າງຂໍ້ບົກພ່ອງຂອງພວກເຂົາເພື່ອເປີດໂອກາດໃນການນໍາໃຊ້ຢ່າງກວ້າງຂວາງ.
ເວລາປະກາດ: 07-07-2023