X'inhi Batterija ta' sulfur tal-Litju?

Batteriji tal-jion tal-litju (LiCo02) huma deintercalazzjoni b'elettroni singolu, filwaqt li l-batteriji tal-litju-sulfur huma 8-elettron aħmar, għalhekk il-batteriji tal-litju-sulfur għandhom it-teorija li huma 7-8 darbiet il-kapaċità tal-batteriji tal-jion tal-litju. Għalkemm il-batteriji tal-litju tal-polimeru ntużaw ħafna fi prodotti 3C, minħabba d-densità limitata tal-enerġija, jiġifieri, il-ħajja limitata tal-batterija, jeħtieġ li jiġu ċċarġjati ta' spiss, li hija ħaġa idejqek. L-aktar sentiment intuwittiv huwa li wara li jibdel il-smart phone, kulħadd qed jiċċarġja kuljum, u anke t-teżor tal-iċċarġjar mhux qed jitlaq mill-istat. Is-soċjetà tal-lum teħtieġ tip ġdid ta' batterija tal-jonju bi prezz baxx, l-ebda tniġġis, prestazzjoni stabbli, kapaċità speċifika kbira, u densità għolja ta' enerġija biex tissodisfa l-ħtiġijiet ta' ħajja itwal tal-batterija u veloċità tal-iċċarġjar aktar mgħaġġla.

L-istorja tal-iżvilupp tal-batterija tal-litju-sulfur: Il-batteriji tal-jion tal-litju għandhom storja ta' aktar minn 30 sena, u l-batteriji tal-litju-sulfur huma iżgħar. Fl-1962, Herbet u Ulam l-ewwel ipproponew l-użu tas-sulfur bħala materjal katodiku u perklorat alkalin bħala l-elettroliti.

Is-sistema bikrija tas-sulfur tal-litju ġiet studjata bħala batterija primarja u saħansitra kummerċjalizzata għal xi żmien, iżda aktar tard ġiet sostitwita minn batteriji li jistgħu jiġu ċċarġjati mill-ġdid u tqiegħdu fl-istiva. Fl-2009, Linda F. Nazar ipproponiet batterija sekondarja li tista' tiġi ċċarġja mill-ġdid sekondarja fuq Materjali naturali, u użat CMK-3 biex tikseb kapaċità speċifika għolja ta' 1320mAh/g. Minn dakinhar, il-batteriji tal-litju-sulfur verament fetħu kapitolu fl-iżvilupp.

Il-prinċipju tal-batterija tas-sulfur tal-litju: l-elettrodu pożittiv tal-batterija tas-sulfur tal-litju huwa sulfur jew materjal li fih is-sulfur, u l-elettrodu negattiv huwa l-litju. Il-vultaġġ medju huwa 2.1V. Fit-teorija, is-sistema tal-litju-sulfur (Li-S) għandha kapaċità speċifika ta' 1672mAh/g u densità tal-enerġija ta' 2600Wh/kg. Hija batterija tradizzjonali kummerċjali tal-jonju bil-LiCo02 bħala l-elettrodu pożittiv (kapaċità teoretika speċifika 273.8mAh/g, Densità tal-enerġija 360Wh/kg) madwar 7 darbiet. Meta mqabbla mal-batteriji ordinarji tal-jion tal-litju, in-natura tar-rimi ta' batteriji lithium-sulfur mhijiex deintercalazzjoni sempliċi tal-jion tal-litju, iżda proċess redox akkumpanjat minn għadd kbir ta' prodotti intermedji. Matul il-proċess ta' skarikar tal-batterija ta' disċarġ tal-litju, is-sulfur elementali jirreaġixxi ma' Li mill-ftuħ taċ-ċrieki ta' S8 ċikliku, u l-konverżjoni minn Li2S8 ta' katina twila għal-Li2S ta' katina qasira hija akkumpanjata minn żewġ pjattaformi ovvji ta' rilaxx, il-pjattaforma ta' kwittanza potenzjali għolja hija 2.45V—- 2.1V, il-proċess jista' jitqies bħala ammont kbir ta' S8 għal S42- konverżjoni, u r-rilaxx b'potenzjal baxx huwa ta' 2.1V-1.7V, dan il-proċess huwa ammont kbir ta' S42- għal S22- u S2-. Min-naħa l-oħra, gradi differenti ta' konverżjoni jikkorrispondu wkoll għal kapaċitili differenti.

L-ekwazzjoni tar-reazzjoni ta' skariku hija kif ġej:

Elettrodu pożittiv: S8+16Li+e-→8Li2S

Elettrodu negattiv: Li→Li++e-

Reazzjoni totali: 2Li+nS→Li2Sn→Li2S

Il-batteriji ordinarji tal-jion tal-litju huma deinterkalazzjoni b'elettroni singolu, u l-batteriji tal-litju-sulfur huma redox ta' 8-elettroni, għalhekk għandhom 7-8 darbiet il-kapaċità teoretika u d-densità tal-enerġija. Simili għall-batteriji tradizzjonali tal-jion tal-litju, batteriji tas-sulfur tal-litju jikkonsistu f'elettrodu pożittiv, elettrodu negattiv, separatur, elettrolit u separatur. Għalhekk, il-batteriji tas-sulfur tal-litju huma kkunsidrati bħala l-aktar alternattiva promettenti għall-batteriji tradizzjonali tal-jion tal-litju u jsiru sors ġdid ta' enerġija għal ġenerazzjoni ġdida ta' tagħmir għall-ħżin tal-enerġija.

Il-materjali tal-katodu tas-sulfur huma fattur ewlieni li jirrestrinġi l-iżvilupp u l-applikazzjoni tal-batteriji tal-litju-sulfur, għalhekk aħna niffukaw fuq il-katodi tas-sulfur. Fil-preżent, il-katodu tas-sulfur tas-sistema tal-lithium-sulfur għandu wkoll diversi problemi biex jiġu solvuti: l-effett shuttle, il-konduttività fqira, u l-espansjoni tal-volum.

1. Il-polisulfides jinħallu matul il-proċess ta' kwittanza (Li2Sx, 3<><8), li="" jirriżulta="" f'reazzjoni="" kumplessa="" ta'="" sproportazzjoni="" u="" "effett="" shuttle",="" li="" jikkawża="" ammont="" kbir="" ta'="" awto-rilaxx,="" inaqqas="" l-effiċjenza="" ta'="" coulomb="" u="" l-prestazzjoni="" taċ-ċiklu,="" u="" jikkawża="" degradazzjoni="" tal-kapaċità="">

2. Il-konduttività tas-sulfur elementali u tal-prodott skarikar tal-prodott tal-litju huwa baxx, il-konduttività ta' S (5 × 10-30S/cm, 25°C), il-konduttività ta' Li2S/Li2S2 (~10-30S/cm), li tirriżulta fl-użu ta' sulfur biss madwar 5-07%.

3. It-trasformazzjoni minn ortorombiku α-S (ρ1=2.03g/cm3) għal Li2S bi struttura fluworite inversa (ρ2=1.66g/cm3) għandha espansjoni ta' volum kbir, teqred l-istruttura tal-elettrodu, u taffettwa l-istabbiltà taċ-ċiklu.