1. 1 materiał katodowy

Materiały katodowe baterii litowo-jonowych dzielą się głównie na bogate w lit materiały manganowe, trójskładnikowe materiały kompozytowe, spinel LiMn 2 O 4, fosforan litu i tlenek litowo-niklowo-manganowy. Bogaty w lit mangan materiał katodowy w roztworze stałym Li 1 + x M 1 - x O 2 (M jest metalem przejściowym, takim jak Ni, Co i Mn) o wysokiej pojemności właściwej (> 200 mAh / g), wysokiej gęstości energii, niski koszt i ochrona środowiska Przyjazny itp., ale występują wady, takie jak niska wydajność początkowego rozładowania, niska wydajność kulombowska, słaby cykl życia, niezadowalająca wydajność w wysokich temperaturach i niska wydajność. Badacz Wang Zhaoxiang z Instytutu Fizyki Chińskiej Akademii Nauk łączy badania eksperymentalne z obliczeniami teoretycznymi. Z eksploracji siły napędowej migracji Mn w niniejszym artykule badano szereg problemów spowodowanych przez migrację Mn i zaproponowano metodę hamowania migracji Mn. Profesor Wang Xianyou z Uniwersytetu Xiangtan zaczął od związku między strukturą materiału a wydajnością, a następnie poprawił go i poprawił poprzez optymalizację struktury materiału, skład materiału projektowego (nadmiar O), kontrolowanie składu fazy materiałowej (domieszkowane) i modyfikację powierzchni (powlekane polianiliną) . Sposób działania materiału litowego. W modyfikacji powłoki profesor Chen Zhaoyong z Changsha University of Science and Technology przeprowadził dogłębne badanie: mikroporowata dwuwarstwowa struktura okładzin Al 2 O 3 / PAS została zbudowana na powierzchni bogatego w lit mateanu materiału katodowego , a materiał katody miał szybkość 0,1 C. Pojemność właściwa wynosi do 280 mAh / g, a po 100 cyklach w temperaturze 0 ° C nadal zachowuje się pojemność 98% i nie zachodzi strukturalna transformacja materiału. Badania nad materiałem katody trójskładnikowej Ni-Co-Mn koncentrują się głównie na optymalizacji składu i warunków przygotowania, modyfikacji powłoki lub domieszki itp. W celu dalszej poprawy wydajności, charakterystyki cyklu i wydajności. Pierwsza pojemność właściwa dla pierwszego rozładowania pierwsza pojemność właściwa dla absolutorium wynosi 209,4 mAh / g, 1,0 C. Pierwsza pojemność właściwa dla absolutorium wynosi 0,1 C mAh / g, 1,0 C. 7%。 Zachowanie pojemności współczynnik 95. 5%, wskaźnik retencji pojemności w wysokich temperaturach wciąż wynosi 87,7%. Materiałem powlekającym może być również LiTiO2, Li 2 ZrO3 lub podobny, który może poprawić stabilność trójskładnikowego materiału elektrody dodatniej. Wytwarzanie spinelu LiMn 2 O 4 przez syntezę spalania w fazie stałej może obniżyć temperaturę reakcji, przyspieszyć szybkość reakcji i poprawić strukturę krystaliczną produktu. Głównymi metodami modyfikowania spinelu LiMn 2 O 4 są powlekanie i domieszkowanie, takie jak powlekanie ZnO, Al 2 O 3, domieszkowanie Cu, Mg i Al. Wspomniano o modyfikacji fosforanu litowo-żelazowego. Stosowanymi metodami są domieszkowanie pierwiastków (takie jak jon wanadu i jon tytanu), dodawanie ferrocenu i innych dodatków do katalitycznej grafityzacji oraz łączenie z grafenem, nanorurkami węglowymi i tym podobnymi. W przypadku materiałów katodowo-manganowo-litowo-niklowych stabilność w wysokich temperaturach można również poprawić przez modyfikację domieszkowania i powlekanie oraz udoskonalenie metod i procesów syntezy. Inni badacze zaproponowali niektóre inne typy materiałów katodowych, takie jak sprzężone z karbonylem związki ftalocyjaninowe, o początkowej pojemności właściwej rozładowania wynoszącej 850 mAh / g; trójskładnikowy grafenowo-mezoporowaty węgiel / selen (G-MCN / Se) W przypadku elektrody dodatniej z folią kompozytową, gdy zawartość selenu wynosiła 62%, pojemność właściwa pierwszego rozładowania wynosząca 1 C wynosiła 432 mAh / g, a po 385 mAh / g pozostała 1 300 cykli, wykazujących dobrą stabilność cyklu.

1.2 Materiał anodowy

Materiały grafitowe są obecnie głównymi materiałami anodowymi, ale naukowcy badają inne materiały anodowe. W porównaniu z materiałem katodowym materiał anodowy nie ma oczywistego punktu dostępowego. Elektrolit będzie redukcyjnie rozkładał się na powierzchni anody grafitowej podczas pierwszego cyklu akumulatora, tworząc membranę stałego interfejsu elektrolitu (SEI), co skutkuje pierwszą nieodwracalną utratą pojemności, ale membrana SEI może uniemożliwić kontynuowanie elektrolitu rozkładają się na powierzchni grafitu, chroniąc w ten sposób elektrodę. Rola. Zhang Ting z South China Normal University dodał dimetylosiarczyn jako dodatek błonotwórczy SEI, aby poprawić kompatybilność anody grafitowej z elektrolitem i poprawić wydajność elektrochemiczną akumulatora. Niektórzy badacze wykorzystali kompozyty nano-tytanian-węgiel jako materiały anodowe i powleczono ZnO, Al 2 O 3 i innymi materiałami za pomocą rozpylania magnetronowego w celu poprawy wydajności szybkości i stabilności cyklu; piroliza susząca rozpyłowo Materiał kompozytowy anoda krzemowo-węglowa otrzymany tym sposobem ma pojemność właściwą dla pierwszego rozładowania 1 033. 2 mAh / g przy prądzie 100 mA / g oraz wydajność pierwszego ładowania i rozładowania 77,3%; samonośny elastyczny krzem / grafen Materiał anody z kompozytowej folii poddano cyklom 50 razy przy prądzie 100 mA / g, pojemność właściwa wynosiła nadal 1 500 mAh / g, a wydajność kulombowa została ustabilizowana na 99% lub więcej. Powodem jest to, że arkusze grafenu mają wysoką przewodność elektryczną i elastyczność.

1.3 akumulator litowo-jonowy

Elektrolit Tradycyjny system elektrolitów węglanowych ma takie problemy, jak palność i słaba stabilność termiczna. Opracowuje system elektrolitów o wysokiej temperaturze zapłonu, niepalności, szerokim oknie stabilności elektrochemicznej i szerokim zakresie dostosowania temperatury. Jest to kluczowy materiał do akumulatorów litowo-jonowych.

2 akumulatory NiMH

Hotspotem badawczym w akumulatorach niklowo-wodorkowych są materiały stopowe do przechowywania wodoru. Profesor Guo Jin z Guangxi University uważa, że szybkie chłodzenie w temperaturze ciekłego azotu i nierównowaga w mechanicznym mieleniu kulowym regulują wydajność magazynowania wodoru stopu Mg 17 Al 12. Profesor Lan Zhiqiang z Uniwersytetu Guangxi zastosował proces obróbki cieplnej połączony ze stopem mechanicznym do przygotowania kompozytowych materiałów do przechowywania wodoru Mg 90 Li 1 - x Si x (x = 0, 2, 4 i 6) i zbadał dodanie Si do magazynowanie stałego roztworu systemu Mg-Li. Wpływ wydajności wodoru. Wprowadzenie pierwiastków ziem rzadkich może zahamować zjawisko amorfizacji i proces dysproporcjonowania składu stopu podczas cyklu absorpcji i desorpcji wodoru oraz zwiększyć odwracalną absorpcję wodoru i desorpcję stopu. Konwencjonalne materiały stopowe do przechowywania wodoru na rynku są w większości domieszkowane pierwiastkami ziem rzadkich (La). , Ce, Pr, Nd itp.), Ale cena Pr i Nd jest wyższa. Zhu Xilin poinformował o zastosowaniu stopu magazynującego wodór AB 5, który nie jest domieszkowany Pr i Nd w baterii niklowo-wodorowej. Kwadratowa bateria zastosowana w autobusie elektrycznym jest bezpiecznie eksploatowana przez 100 000 km. Kolejnym punktem zainteresowania badań materiałów magazynujących wodór są wodorki metali, takie jak Mg (BH 2) 2 -2LiH, 4MgH 2 - Li 3 AlH 6, Al-Li 3 AiH 6 i NaBH 4-CO (NH 2) 2. Zmniejszenie wielkości cząstek i dodanie dodatku metalu alkalicznego może poprawić wydajność magazynowania wodoru koordynacyjnego metalu do magazynowania wodoru, przy czym wielkość cząstek jest zmniejszona, co osiąga się głównie przez wysokoenergetyczne mechaniczne mielenie kulowe. Materiał MOF CAU-1 z dekoracją aminową 12-połączony, opisany przez profesora Sun Lixiana z Uniwersytetu Technologii Elektronicznej w Guilin, ma doskonałe właściwości adsorpcji H2, CO 2 i metanolu, które mają ogromne znaczenie i wartość użytkową dla redukcji emisji CO 2 i magazynowania wodoru . Opracowali także różne materiały wytwarzające wodór ze stopu aluminium, takie jak 4MgH 2-Li 3 AlH 6, Al-Li 3 AiH 6 i NaBH 4-CO (NH 2) 2, stosowane w połączeniu z ogniwami paliwowymi.

3 superkondensatory

Poszukiwanie materiałów elektrod o wysokiej wydajności i długim cyklu życia jest przedmiotem badań nad superkondensatorami, wśród których materiały węglowe są najczęstszymi materiałami elektrod superkondensatorowych, takimi jak porowate materiały węglowe, materiały węglowe z biomasy i materiały kompozytowe z węgla. Niektórzy badacze przygotowali nanoporowate węglowe materiały aerożelowe i udowodnili, że dobre właściwości elektrochemiczne wynikają z trójwymiarowej struktury szkieletu sieci i bardzo wysokiej powierzchni właściwej. Nie Pengru, Huazhong University of Science and Technology, uzyskał trójwymiarowy porowaty materiał węglowy i wykorzystał go jako materiał elektrodowy do superkondensatorów w procesie odzyskiwania zużytych akumulatorów kwasowo-ołowiowych przez ługowanie na mokro kwasem cytrynowym. Ta metoda może promować ścisłą integrację przemysłu magazynowania energii i przemysłu ochrony środowiska oraz zapewniać dobre korzyści ekologiczne i środowiskowe. Naukowcy badali również zastosowanie różnych materiałów węglowych biomasy (sacharozy, pyłku, alg itp.) Jako materiałów elektrodowych do superkondensatorów. W aspekcie materiałów kompozytowych badacze zaprojektowali materiał kompozytowy MoO 3 / C w kształcie kanapki, warstwa α-MoO3 i warstwa grafenu są poziomo przeplatane i układane w stosy, co ma doskonałe właściwości elektrochemiczne; kompozyt grafen / węgiel z kropką kwantową Materiał może być również stosowany jako materiał elektrody o pojemności właściwej 256 F / g przy prądzie 0,5 A / g. Profesor Liu Zonghuai z Shaanxi Normal University przygotował mezoporowaty nanoelektrodę z tlenku manganu złożoną z nanocząstek tlenku manganu o powierzchni właściwej 456 m2 / gi pojemności właściwej 281 F / g przy prądzie 0,25 A / g. Liu Peipei z Politechniki Południowochińskiej przygotował trójwymiarowy nanowłóknowy materiał kompozytowy NiO-Co 3 O 4 o pojemności właściwej 1 988,6 F / g przy prądzie 11 A / gi współczynniku retencji pojemności 1500 cykli. 94. 0%; Wang Yijing z Uniwersytetu Nankai badał mechanizm wzrostu, mikrostrukturę i wydajność materiałów NiCo 2 O 4 o różnych morfologiach. Tang Ke z Chongqing University of Arts and Sciences przeanalizował związek między równoważną rezystancją a prądem ładowania. Równoważny model obwodu zastosowano do badania zmienności pojemności, pojemności magazynowej i wydajności ładowania superkondensatora prądem. Omówiono wydajność przechowywania temperatury superkondensatora. Wpływ.

4 ogniwa paliwowe

Komercjalizacja ogniw paliwowych z membraną wymiany protonów (PEMFC) jest przede wszystkim ograniczona kosztem i długowiecznością. Ponieważ katalizator stosowany w PEMFC jest głównie metalem szlachetnym, takim jak Pt, jest on kosztowny i łatwo ulega degradacji w środowisku pracy, co powoduje zmniejszenie aktywności katalitycznej. Badacz Shao Zhigang z Dalian Institute of Chemical Physics of Chinese Academy of Sciences poinformował o katalizatorze rdzeniowo-powłokowym Pd-Pt, który wprowadza Pd w celu zmniejszenia ilości użytego Pt i zwiększenia aktywności katalizatora. Ponadto naukowcy poprawili interakcję między metalem a nośnikiem, wykorzystując stabilizację polimeru, grupowanie powierzchni i modyfikację klastra węgla na powierzchni metalu, aby uzyskać katalizator redukcji tlenu PEMFC o wysokiej aktywności i wysokiej stabilności. Cao Tai z Beijing Institute of Technology wprowadził lekką, tanią i wielkoskalową metodę syntezy do syntezy jednorodnych, domieszkowanych azotem, bambusowych nanorurek węglowych z nanocząstkami kobaltu u góry. Produkty mają doskonałe właściwości. Aktywność katalityczna Redox. Katalizatory na bazie węgla i inne nieplatynowe katalizatory do ogniw paliwowych, które mogą zastąpić konwencjonalne katalizatory na bazie platyny, są otrzymywane przez hydrotermalne zwęglanie, wysokotemperaturowe kraking termiczny itp. I mają porównywalną wydajność z komercyjnymi katalizatorami z platyny na węgiel.

5 innych baterii

5. 1 bateria sodowo-jonowa

Proces ładowania i rozładowywania materiału Na 0,44 MnO 2 badano w Dai Kehua z Northeastern University. Stwierdzono, że Mn 2+ powstał na powierzchni materiału o niskim potencjale. Żywica przewodząca żywica fenolowa PFM może poprawić odwracalną pojemność właściwą czystego proszku Sn. Aby osiągnąć stabilne ładowanie i rozładowywanie. Uniwersytet Zhongnan Xiao Zhongxing i in. spiekany metodą hydrotermalną i wysokotemperaturową metodą fazy stałej w celu syntezy Na 0,44 Mn02 o wyższej czystości, a metaliczny sód zastosowano jako elektrodę ujemną do złożenia baterii guzikowej o pojemności 0. Cykl 5 C 20 razy. Wskaźnik retencji wynosił 98,9%; Zhang Junxi z Shanghai Electric Power College zsyntetyzował krystality NaFePO 4 o strukturze oliwinu, które zastosowano jako materiał katodowy do akumulatorów jonowo-sodowych i miał dobre parametry elektrochemiczne. Profesor Deng Jianqiu z Guilin University of Electronic Technology przygotował nanoslinowy siarczek strontu metodą hydrotermalną i wykorzystał go jako materiał elektrody ujemnej do akumulatorów jonowo-sodowych. Materiał ma pojemność właściwą dla pierwszego rozładowania 552 mAh / g przy 100 mA / g. Po 55 cyklach utrzymanie pojemności wynosi 85,5%. Jest cyklicznie 40 razy przy 2 A / g i powraca do 100 mA / Prąd gi pojemność właściwa rozładowania są przywracane do 580 mAh / g, co wskazuje, że wydajność cyklu materiału elektrody ujemnej jest dobra, a struktura może być stabilna po dużym cyklu prądowym.

5. 2 baterie litowo-siarkowe

Badania nad bateriami litowo-siarkowymi koncentrują się obecnie na materiałach elektrodowych, takich jak porowate materiały węglowe, materiały kompozytowe itp., Mające na celu poprawę bezpieczeństwa baterii, żywotności cyklu i gęstości energii. Materiał węglowy opracowany przez Zhanga Hongzhanga z Dalian Institute of Chemical Physics of Chinese Academy of Sciences ma dużą objętość porów (> 4,0 cm 3 / g), dużą powierzchnię właściwą (> 1 500 m2 2 g), i wysoka zawartość siarki (> 70%). W warunkach wysokiej zawartości siarki (3 mg / cm2) właściwa pojemność właściwa rozładowania 0,1 C wynosi 1 200 mAh / g; Profesor Chen Yong z Uniwersytetu w Hainan wykorzystuje Ti 3 C 2 dwuwymiarowej struktury akordeonu jako materiał elektrody dodatniej. W połączeniu z siarką w celu uzyskania kompozytu S / Ti 2 C 3 początkowa pojemność właściwa rozładowania osiągnęła 1 291 mAh / g przy prądzie 200 mAh / g, a odwracalna pojemność właściwa cyklu wynosiła nadal 970 mAh / g.

5. 3 przepływowy akumulator

Naukowiec Zhang Huamin z Dalian Institute of Chemistry and Physics, Chinese Academy of Sciences wydał raport na temat postępów badań i zastosowania technologii magazynowania energii płynnych akumulatorów, a także przedstawił postępy w rozwoju elektrolitu płynnego akumulatora, membrany przewodzącej jony bezfluorowe i wysokiej konkretny reaktor mocy. I wyniki badań w systemie akumulatorów przepływowych. Opracowali stos akumulatorów przepływowych o wysokiej gęstości mocy 32 kW, który był ładowany i rozładowywany przy gęstości prądu 120 mA / cm 2 o wydajności energetycznej 81,2%, umożliwiając produkcję na dużą skalę, z czego przepływ 5 MW / 10 MWh bateria System magazynowania energii został wdrożony w sieci.

6 Wniosek

Akumulatory litowo-jonowe, superkondensatory i ogniwa paliwowe są nadal przedmiotem badań nad akumulatorami; ewoluują również inne akumulatory, takie jak akumulatory sodowo-jonowe, akumulatory przepływowe i akumulatory litowo-siarkowe. Obecnie przedmiotem badań różnych rodzajów akumulatorów jest wciąż opracowywanie materiałów na elektrody w celu osiągnięcia wyższej pojemności, wydajności, wydajności cyklu i wydajności bezpieczeństwa.
Wprowadzenie do wszystkich stałych materiałów elektrolitowych

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *

pl_PLPolski