Що таке літій-сірка батареї?
Sep 15, 2020
Літій-іонні батареї (LiCo02) є одноеподійною деінтеркацією, в той час як літій-сірка батарейки 8-електронний окис, тому літій-сірки батарейки мають теорію, що вони в 7-8 разів ємність літій-іонних батарей. Хоча літієві батареї полімерні широко використовуються в 3С-продуктах, через обмежену щільність енергії, тобто обмежений термін служби акумулятора, вони повинні бути заряджені часто, що є клопітно річ. Найбільш інтуїтивним почуттям є те, що після зміни смартфона кожен заряджається кожен день, і навіть скарб зарядки не залишає держави. Сучасному суспільству потрібен новий тип літій-іонної батареї з низькою вартістю, без забруднення, стабільної продуктивності, великої специфічної ємності та високої щільності енергії для задоволення потреб більш тривалого часу роботи акумулятора і швидшої швидкості заряджання.
Історія розвитку літій-сірки: Літій-іонні батареї мають історію більше 30 років, а літій-сірка батарейки молодші. У 1962 році Гербет і Улам вперше запропонували використання сірки як катодного матеріалу і лужного перхлорату в якості електроліту.
Рання літій-сірка система вивчалася в якості основного акумулятора і навіть комерціалізується на деякий час, але пізніше вона була замінена акумуляторними батареями і тримається. У 2009 році Лінда Ф. Назар запропонувала літій-сіркову вторинну акумуляторну батарею на природоохотивних матеріалах, і використовувала CMK-3 для досягнення високої специфічної ємності 1320мА/г. З тих пір літій-сірка батареї дійсно відкрили главу в розробці.
Принцип літій-сірки: позитивним електрод літієво-сірки батареї є сірка або сірка містить матеріал, а негативний електрод літій. Середня напруга 2,1В. В теорії літій-сірка система (Li-S) має специфічну потужність 1672mAh/g і щільність енергії 2600Wh/кг. Це традиційний комерційний літій-іонний акумулятор з LiCo02 як позитивний електрод (теоретична специфічна ємність 273,8 мА/г, щільність енергії 360Вт/кг) приблизно в 7 разів. У порівнянні зі звичайними літій-іонними батареями характер розряду літій-сірки не є простим літієвим іонним деінтеркалацією, а процес окислення, що супроводжується великою кількістю проміжних продуктів. У процесі розряду літій-сірки розряджається батарея, елементарна сірка реагує з Лі з кільцевого відкриття циклічного S8, а перетворення з довгоканальний Li2S8 до короткого ланцюга Li2S супроводжується двома очевидними платформами розряду, висока потенційна платформа розряду становить 2,45В -- 2.1V, процес можна вважати великою кількістю S8 до S42- перетворення, а низько-потенційні розряди становить 2,1V-1.7V, цей процес є великою кількістю S42 - в S22 - і S2-. З іншого боку, різні градуси перетворення також відповідають різним потужностям.
Рівняння реакції розряду полягає в наступному:
Позитивний електрод: S8+16Li+e-→8Li2S
Негативний електрод: Li → Li ++e-
Загальна реакція: 2Li +nS→Li2Sn→Li2S
Звичайні літій-іонні батареї є одноеподійною деінтеркалацією, а літій-сірка батарейки 8-електронні окислення, так що вони мають в 7-8 разів теоретичну ємність і щільність енергії. Подібно до традиційних літій-іонних батарей, літій-сірки батарейки складаються з позитивного електроду, негативного електрода, сепаратора, електроліту і сепаратора. Тому літій-сірка батареї вважаються найбільш перспективною альтернативою традиційним літій-іонним батареям і стають новим джерелом енергії для нового покоління обладнання для зберігання енергії.
Сірка катодові матеріали є ключовим фактором, що обмежує розробку і застосування літій-сірки батарей, тому ми орієнтується на катоди сірки. В даний час, сірка катод літієво-сірки системи також має кілька проблем, які необхідно вирішити: шаттл ефект, погана провідність, і об'ємне розширення.
1. Полісульфіди розчиняються в процесі розряду (Li2Sx, 3
2. Провідність елементарної сірки і сипокій виписки є низькою, провідність С (5×10-30С/см, 25°С), провідність Li2S/Li2S2 (~10-30S/см), що призводить до утилізації сірки лише близько 50-70%.
3. Перетворення з орторгомбічного α-S (ρ1=2.03г/см3) до Li2S з оберненим фтором структури (ρ2=1,66г/см3) має велике об'ємне розширення, руйнує структуру електроду і впливає на стабільність циклу.