Lithium - Luft - Batterie Wird Sein Es Kommen?

- Jul 25, 2017-

Mit der Entwicklung der Gesellschaft sind die Grundbedürfnisse der Menschen von der Unterstützung der Energie untrennbar miteinander verbunden. Von kleinen Dingen wie Mobiltelefone und Laptop-Computern, zu transportieren, etc., sind zu einem unverzichtbaren Teil des Lebens der Menschen geworden. Obwohl es nicht möglich ist, die Umgebungstemperatur zu erhöhen, ist es nicht möglich, die Umgebungstemperatur zu erhöhen. Und neue Energiequellen wie Sonne, Wind, usw., obwohl ein großes Potenzial hat, aber wegen der Zeitabhängigkeit der Umwelt ist es nicht möglich, sich zu qualifizieren. Eine Herausforderung bleibt. So wird eine Vielzahl von Speichermedien ausgewählt,


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In diesem letzten Fall haben Wissenschaftler eine große Anzahl von Batterien untersuchen, wie Alkali-Batterien, eine herkömmliche Blei-Säure-Batterie, eine Lithium-Schwefel-Batterie, Lithium-Ionen-Batterien. Im Vergleich zu anderen Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, etc. wurden in Mobiltelefonen weit verbreitet Notebook-Computer, ist auch die ideale Wahl für die nächste Generation-Plug-in-Hybriden und Elektrofahrzeuge.

Eine Lithium-Ionen-Batterie, die einen ähnlichen Schaukelstuhl bildet, ist ein Ladungs-Entladungs-Prozess, bei dem die Ladungsentladung der Batterie erfolgt. Eine Vielzahl von verschiedenen Materialien für elektrochemische Energiespeichersysteme und Design, Japans New Energy und Industrial Technology Development Organisation (NEDO) von Li-EAD Anlage, eine Hochleistungs-Batterieanzeige zur Einrichtung im Jahr 2030 700Wh / kg erreicht. Lithium-Ionen-Batterien (Lithium-Ionen-Batterien) Bevor wir auf Lithium-Luft-Batterie erarbeiten, lassen Sie uns kurz Lithium-Ionen-Akku einführen.

Eine Lithium-Ionen-Batterie 1500869980861001393.jpg

Eine Lithiumionen-Batterie besteht aus einer positiven Elektrode (Lithiumkobaltoxid und Lithium-Nickel-Mangan-Kobalt-Verbindung, Lithiummanganat mit Spinellstruktur, Lithiumeisenphosphat aus einer Oligin-Struktur, mit einer geschichteten Struktur), die negative Elektrode (in der Regel Graphit [Image Omitted] Elektrolyt-Ionentransport als Übertragungsmedium auftritt. Während die Entladung, die Entladung, die Entladung des Elektrolyten und die Entladung des Elektrolyten (insbesondere Einlagerungsreaktion können interessierte Studenten Google [3]). In dem Elektronentransport von Kathode zur Anode wird diese Funktion verwendet, um die Funktion zu unterstützen. Wie der Name schon sagt, ist der Ladevorgang der umgekehrte Vorgang des Entladevorgangs.

Die Haupteinschränkung der Lithium-Ionen-Batterie

Haben Lithium-Ionen, wie Temperatur, schnelle Ladung und Entladung, der theoretischen Kapazität des Materials und der Energiedichte. Wobei die theoretischen Kapazität und Energiedichte sind zwei Hauptaspekte der Lithium-Ionen-Batterie zu begrenzen. Hier erste ein ein Konzept - Energiedichte (Energiedichte). Energiedichte, Energie, Energie, Energie, Energie, Energie, Energie, Energie, Energie In der Batterieindustrie, wird es oft verwendet, um das Basisgewicht der Speicherbatterieleistung zu vergleichen. Bestehend aus Lithium-Ionen-Akku, ca. 500 Wh / kg, wie vorhergehend, ist nicht ausreichend, Benzin Energiedichte (Energiedichte von ca. 13 000Wh / kg) zu ersetzen, verwendet, Kraftfahrzeug zu implementieren reine Elektrotechnologie.

Kein Schaden ohne Vergleich, herkömmliche Lithium-Ionen-Batterie (0,05-0,1 kWh / kg), mit einer Energiedichte von nur Benzinauto (13 kwh / kg, Chevrolet Volt) weniger als 1%! Im Vergleich zu herkömmlichen Energiequellen so ineffizient Lithium-Ionen-Batterie Warum ist es so Menschen aller Altersgruppen und davon abhängig?

Diese Struktur Rede von einem Lithium-Ionen-Akku. Ein zufriedenstellender Leser, der in den 1, den positiven und negativen Zum Beispiel Flockten einig negativ, einige positive Rahmen sind blau, aber das ist nur der Autor wird unterschiedliches konstituierendes positives und negatives Material darzustellen. Aber sie haben uns, sind die grünen Bohnen wie Lithium-Ionen-geordneten Warteschlange. Dies ist, weil die Migration durch die Elektrolyte zu Lithiumionen führt. Wenn nicht die Schichtstruktur, werden die Lithiumionen zuerst gebildet, Dendriten akademische genannt. Diese Kristalle sind schneller als die positiven und negativen Unicom, die gesamte Batterie von internen Kurzschlüssen. Beliebte Gespräch wie wir alle am Eingang stoppen weigerte sich, die Ergebnisse einer großen Stau durch lange Leitung verursachen zu geben. Positiv und negativ ist eine geschichtete Struktur, die eine geordnete Struktur aufweist. Somit wird die Schichtstruktur mit positiven und negativen geordneten unverzichtbar (Fig. 2) für die wiederaufladbare Batterie. Aber das Anodenmaterial und die Elektrizität wurden von der Abgabestelle genutzt. Deshalb ist die Belastung für die Gesamtenergiedichte der Batterie.

Strukturierte Schichtenstruktur, ein Lithium-Ionen-Speicher, Dendrit-Bildung zu verhindern.

Wirkung der Lithium-Ionen-Batterie (Substantiv, männlich) (Auch: Lithium-Ionen-Batterie) Lithium-Ionen-Batterie (Lithium-Ionen-Batterie) Lithium-Ionen-Batterie (Lithium-Ionen-Batterie) Batterien in vielen bestimmt es ist eng mit dem bedeutenden technologischen Fortschritt. Lithium-Kobalt-Verbindung, Lithiummanganat mit Spinellstruktur, Lithiumeisenphosphat aus Olivin-Struktur der Schichtstruktur gesetzt werden. Lithium-Ionen-Batterie-Entwicklung, Lithium-Ionen-Batterie-Entwicklung wird stark behindert, da die positiven Elektrodenmaterial .. Mit den aktuellen Kohlenstoffanodenmaterialien (die eigentliche Kapazität von 330-360 mAh / g), die nur 250 mAh / zwischen g, bleibt der Wert viel niedriger sterben Kapazität des negativen Elektrodenmaterials, die relativ niedrige eigene Kapazität / Energiedichte der Kathodenmaterialien der vorliegenden Erfindung. Zweitens ist die Materialenergie für die Hochleistungs-Lithium-Ionen-Batterie entwickelt, zu beeinflussen. Im Allgemeinen hat die Herstellung von großen Mengen von seltenen Übergangsmetallen (wie Kobalt, Nickel, etc.) stattgefunden. Auf der einen Seite, Kobalt, Nickel und andere Metallreserven sind, auf der Grundlage, dass der Verbrauch von seltenen Verbrauchern Metallteile werden hochgepumpt, so dass die Batterie nicht in die Batterie eindringt. Kobalt, Nickel, Mangan, Mangan, Wasser und andere Lebensstoffe sind stark gefährliche Stoffe.

Lösungen

Wobei das Verfahren, das sich auf die Batterie beschränkt, In der Zwischenzeit kann ein Lithium-Metall-Masse-Verhältnis zu finden sein, wobei die Gesamtheit der Batterie zu verbessern ist. Lithium ist das repräsentativste - die Luft-Batterie. Lithium-theoretische Dichte Luft-Batterie Energie wurde berechnet 12000Wh / kg zu erreichen, vollständig zu Benzin, reine Elektrofahrzeuge echte lange Reise (Fig. 3) zu ersetzen.


Figur 3: Vergleich zwischen verschiedenen Arten von Batterien.

War es Lithium-Luft-Batterie?

Die Lithium-Ionen-Batterien, als Kathodenmaterial eines Übergangsmetalloxid-Elements, Lithium-Mose, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien. Anstelle von Graphit, metallischem Lithium als negative Elektrode (3860 mAh · g-1) hat schnelles 10-fache (372 mAh · g-1) bis (eigene Kapazität). Wie alle Batterien, Lithium-Luft-Batterien, sind eine elektrische Elektrode, eine elektrische Elektrode, eine elektronische Elektrode, Sein Arbeitsprinzip in Abbildung 4:


Abbildung 4: Lithium - schematische Darstellung einer Luftbatterie.

Lithium-Metall-Nickel-Elektrode, ein auf Kohlenstoff basierenden poröses Elektrodenmaterial für die positive Elektrode. Entladung, Das Metallische Lithium wird in Lithium, Lithium, Lithium, Lithium, Lithium, Lithium, Lithium, Elektron, Lithium, Lithium (Li2O2) (Hauptprodukt). Diese Reaktion setzt, Der Ladevorgang wird, der die Ladespannung, die Ladungsspannung, die Ladungsspannung, die Ladungsspannung, die

Da das Lithium-Ionen-Elektrolyt-Material von der Luft-Batterie-Elektrolyten und das Kathodenmaterial. High School Lithium - Luft-Batterien im Vergleich zu Lithium-Ionen-Batterien und haben damit eine höhere Energiedichte.

Lithium-Luft-Batterie-Klassifizierung

Lithium-Luft-Batterie Anodenmaterial ist Lithium-Metall, die Kathode ist in der Lage, durch die O2 porösen Kohlenstoff-basierte Materialien passieren, werden wir in der Regel nach dem Elektrolyt unterschiedliche Lithium-Batterie in vier Kategorien sein: aprotische Lithium - Luft-Batterie, Wasser-System Lithium - Luft Batterien, gemischte Lithium-Luft-Batterien und Lithium-Ionen-Festkörperbatterien.


Abbildung 5: vier Typen von Lithium - Luft - Batteriestrukturen.

Aprotische Lithium-Luft-Batterie:

Eine typische aprotische Lithium-Luft-Batterie besteht aus einer metallischen Lithiumanode, einer Kathode aus einem porösen Material auf Kohlenstoffbasis mit zugesetzten Katalysatorteilchen und einem aprotischen Lösungsmittelelektrolyten, der Lithiumsalze auflöst. Üblicherweise verwendete aprotische Elektrolyte umfassen organische Carbonate, Ether, Ester, Lithiumsalzlösungsmittel und dergleichen. Aprotische Elektrolyt ist der am häufigsten verwendete Elektrolyt, die Vorteile der hohen Sauerstoff-Löslichkeit, geringe Korrosion von Lithium, die Batterie-Struktur ist einfach, bedienbar, der Nachteil ist, dass das Entladungsprodukt solide ist, einfach die Luftkathode und nur Lithiumoxid zu blockieren Li2O2 Kann während des Ladevorgangs beschädigt werden, die Batteriezyklusleistung ist schlecht.

Wassersystem Lithium - Luft - Batterie:

Wassersystem Die Lithium-Luft-Batterie besteht aus einer Lithium-Metall-Anode, einem Wasserelektrolyten und einer porösen Kohlenstoffkathode. Das Wasser und der Elektrolyt vereinigen Lithiumsalze, die in Wasser gelöst sind. Es vermeidet das Problem der Kathodenverstopfung, da das Reaktionsprodukt wasserlöslich ist. Im Vergleich zu aprotischen Lösungsmitteln hat das Wasserdesign ein hohes praktisches Entladungspotential. Lithiummetall reagiert jedoch heftig mit Wasser, so dass das Wasserdesign eine feste Elektrolytgrenzfläche zwischen Lithium und dem Elektrolyten erfordert.

Mischsystem Lithium - Luft - Batterie:

Wassersystem - eine aprotische Lithium-Luft-Batterie oder eine Mischsystem-Lithium-Luft-Batterie, deren Design versucht, die Vorteile von Nicht-Protonen- und Wassersystembatteriedesign zu kombinieren. Das gemeinsame Merkmal des Hybriddesigns ist ein zweiteiliger, durch einen Lithium-Leitfilm verbundener Teil (ein Teil davon ist Wasser und ein Teil ist aprotisch). Wenn die Kathode in Kontakt mit der Wasseroberfläche ist, grenzt die Anode an das aprotische Ende an. Lithium-leitende Keramiken werden üblicherweise als Folien zum Verbinden von zwei Elektrolyten verwendet.

Solide Lithium-Luft-Batterie:

Derzeitige feste Lithium-Luft-Batterien verwenden Lithium als negative Elektrode, Keramik, Glas oder Glaskeramik als Elektrolyt und porösen Kohlenstoff als positive Elektrode. Die Anode und die Kathode sind gewöhnlich von dem Polymer-Keramik-Verbundstoff getrennt, was die Ladungsübertragung an der Anode verstärkt und die Kathode mit dem Elektrolyten kombiniert. Der Polymerkeramikverbund reduziert die Gesamtimpedanz. Festkörperbatterie-Design erhöht die Sicherheit und eliminiert die Möglichkeit von Zündungsbruch, aber der Nachteil ist, dass die meisten Glaskeramik-Elektrolyten eine geringe Leitfähigkeit haben.

Lithium-Luft-Batterie Vorteile und Defekte?

Lithium - Luft - Batterie auf dem Gebiet der Automobil - Konzept, bereits im Jahr 1970 wurde vorgeschlagen, aber bis zur Zeit der Materialtechnologie Entwicklungsgrenze, wurde nicht eingehende Untersuchung, hat noch keine kommerziellen Anwendungen erreicht. Mit der Entwicklung der Elektrofahrzeugindustrie und der Verbesserung der Materialwissenschaften und - technik hat die Lithium - Luft - Batterie begonnen, Aufmerksamkeit zu erregen, einer der Gründe dafür ist ihre hohe theoretische Energie. Lithium und Sauerstoff (Luft) im Verhältnis, theoretisch kann die elektrochemische Batterie die höchste Energie haben. In der Tat beträgt die theoretische Energie nichtwässriger Lithium-Ionen-Batterien etwa 12 kWh / kg, was der theoretischen Energie von Benzin (13 kWh / kg) entspricht, viel höher als bei Zink-Luft-Batterien, Lithium-Ionen-Batterien, Lithium-Schwefel-Batterien ( Figur 3 ). In der Praxis hat jede Lithium-Luft-Batterie eine spezifische Energie von 1,7 kWh / kg, was fünfmal größer ist als bei einer handelsüblichen Lithium-Ionen-Batterie, die ausreicht, um ein 2-Tonnen-Elektrofahrzeug (FEV) zu betreiben. Batterie kann 500 km zurücklegen. 1500869981002075765.jpg

Ein weiterer wichtiger Vorteil von Lithium-Luft-Batterien besteht darin, dass das aktive Material der positiven Elektrode direkt von der umgebenden Luft stammt und daher für unerschöpfliche Verwendung unerschöpflich ist und nicht in der Batterie gelagert werden muss, wodurch Kosten reduziert und das Gewicht der Batterie verringert wird. Batterie, die Energiedichte der Batterie hängt ganz von der Metall-Lithium-Seite ab. Und in der Batterieladung und -entladung der gesamte Prozess, produziert nicht umweltschädliche Substanzen, ist völlig null Verunreinigung des grünen Prozesses.

Allerdings sollten aufmerksame Leser darauf achten, dass in der sogenannten "(Metall-) Lithium-Luft (Sauerstoff) -Batterie" -Arbeitsumgebung die eigentliche Funktion der Rolle des Sauerstoffs in der Luft gilt. Daher nicht so gut wie der Name, Lithium - Luft - Batterie auf die Arbeitsumgebung oder haben einige Anforderungen. Daher gibt es viele Probleme mit Lithium-Luft-Batterien, die nicht gelöst wurden: Die Auswirkungen von H2O und CO2 in der Atmosphäre auf die Nebenwirkungen, die Freisetzung des Entladungsprodukt führt zu Verstopfung des Luftkreislaufs, die große Lade-Entlade Überspannung-induziertes Katalysatorproblem und die Luftelektrode Kohlenstoff-basierte Fluidkorrosion. Weitere Forschung zeigt, dass die Atmosphäre von Stickstoff auch nicht bereit ist, an dieser Reaktion teilzunehmen. 1500869981095094233.jpg

Gleichzeitig hängt die Hemmung der Li 2 O 2 -Ausscheidungsreaktion direkt mit der Entladungskapazität der Batterie zusammen. Ein weiteres Problem bei der Präzipitation von Li 2 O 2 ist, dass die Überspannung zum Zeitpunkt des Ladens groß ist, was nicht nur die Umwandlungseffizienz von Energie beeinflusst, sondern auch die Oxidation von Li 2 O 2 verursacht.

Lithiumionen und Sauerstoff Koexistenzbedingungen, erhöht das Kohlenstoff-Material-Potenzial, die Bildung von Lithiumcarbonat, zu hohe Spannung kann zu einer Zersetzung des Elektrolyten führen, so dass die Luftelektrode eine Vielzahl von Diskussionen hat. Es wird allgemein angenommen, dass die Struktur, Zusammensetzung und katalytische Aktivität der Kathode der Lithium-Luft-Batterie einen wichtigen Einfluss auf die spezifische Kapazität und Zyklusleistung der Batterie haben. Zum Beispiel haben Bruce et al. Berichtet, dass α-MnO2-Nanodrähte mit Kohlenstoff compoundiert wurden, reversibel.

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Mit der zunehmenden Verknappung von Energie wie Öl und Kohle und der zunehmenden Umweltverschmutzung ist es unerlässlich, effiziente saubere Energie zu entwickeln, und die überlegene theoretische Leistung der Lithium - Luft - Batterie wird sie zweifellos in den Fokus der wissenschaftlichen Forschung und kommerziellen Anwendung rücken. Gegenwärtig haben verschiedene Typen von Lithium-Luft-Batterien ihre eigenen Vor- und Nachteile, ob es sich um Flüssigphasen-Elektrolytverdampfung oder poröse Kohlenstoffelektrodenmaterial-Leitfähigkeits-Katalysatorleistung handelt und welche die Batterieleistung beeinflussen, Lithium-Luft-Batterien wollen kommerzielle Anwendungen erreichen. , Konkurrenzfähige Marktpositionierung, muss die Zykluslebensdauer, Energieeffizienz, Luftfiltrationsmembran, Metalllithiumschutz und andere Schlüsselprobleme lösen. Auch verwandte Bereiche von Wissenschaftlern sind ständig bemüht, die Lithium-Luft-Batterie gemeinsam zu fördern, um eine praktische Anwendung zu erreichen. Verglichen mit der traditionellen Metall-Luftbatterie hat Lithium-Luft-Batterie eine geringere Größe, ein geringeres Gewicht, eine höhere Betriebsspannung, höhere spezifische Energieeigenschaften und somit im Militär-, Feld-, Elektrofahrzeug-, Wasser- und anderen Bereichen eine breite Anwendungsaussichten.