אַן אַרטיקל צו פֿאַרשטיין די גרונט פּרינציפּן פון ליטהיום-לופט באַטעריז און ליטהיום-שוועבל באַטעריז

01 וואָס זענען ליטהיום-לופט באַטעריז און ליטהיום-שוועבל באַטעריז?

① לי-לופט באַטאַרייע

די ליטהיום-לופט באַטאַרייע ניצט זויערשטאָף ווי די positive ילעקטראָוד רעאַקטאַנט און מעטאַל ליטהיום ווי די נעגאַטיוו ילעקטראָוד.עס האט אַ הויך טעאָרעטיש ענערגיע געדיכטקייַט (3500wh/kg), און זייַן פאַקטיש ענערגיע געדיכטקייַט קענען דערגרייכן 500-1000wh/kg, וואָס איז פיל העכער ווי די קאַנווענשאַנאַל ליטהיום-יאָן באַטאַרייע סיסטעם.ליטהיום-לופט באַטעריז זענען קאַמפּאָוזד פון positive ילעקטראָודז, עלעקטראָליטעס און נעגאַטיוו ילעקטראָודז.אין ניט-ייקוויאַס באַטאַרייע סיסטעמען, ריין זויערשטאָף איז דערווייַל געניצט ווי די אָפּרוף גאַז, אַזוי ליטהיום-לופט באַטעריז קענען אויך זיין גערופן ליטהיום-אָקסיגען באַטעריז.

אין 1996, אברהם עט על.הצלחה פארזאמלט דער ערשטער ניט-ייקוויאַס ליטהיום-לופט באַטאַרייע אין דער לאַבאָראַטאָריע.דעמאָלט ריסערטשערז אנגעהויבן צו באַצאָלן ופמערקזאַמקייַט צו די ינערלעך עלעקטראָטשעמיקאַל אָפּרוף און מעקאַניזאַם פון ניט-ייקוויאַס ליטהיום-לופט באַטעריז;אין 2002, לייענען עט על.געפונען אַז די עלעקטראָטשעמיקאַל פאָרשטעלונג פון ליטהיום-לופט באַטעריז דעפּענדינג אויף די עלעקטראָליטע סאַלוואַנט און לופט קאַטאָוד מאַטעריאַלס;אין 2006, Ogasawara et al.געוויינט מאַסע ספּעקטראָומעטער, עס איז געווען פּרוווד פֿאַר די ערשטער מאָל אַז Li2O2 איז אַקסאַדייזד און זויערשטאָף איז באפרייט בעשאַס טשאַרדזשינג, וואָס באשטעטיקט די עלעקטראָטשעמיקאַל ריווערסאַביליטי פון Li2O2.דעריבער, ליטהיום-לופט באַטעריז האָבן באקומען אַ פּלאַץ פון ופמערקזאַמקייַט און גיך אַנטוויקלונג.

② ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע

 ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע איז אַ צווייטיק באַטאַרייע סיסטעם באזירט אויף די ריווערסאַבאַל אָפּרוף פון הויך ספּעציפיש קאַפּאַציטעט שוועבל (1675 מאַה / ג) און ליטהיום מעטאַל (3860 מאַה / ג), מיט אַ דורכשניטלעך אָפּזאָגן וואָולטידזש פון וועגן 2.15 וו.זייַן טעאָרעטיש ענערגיע געדיכטקייַט קענען דערגרייכן 2600ווה / קג.זייַן רוי מאַטעריאַלס האָבן די אַדוואַנטידזשיז פון נידעריק פּרייַז און ינווייראַנמענאַל פרייַנדלעכקייַט, אַזוי עס האט אַ גרויס אַנטוויקלונג פּאָטענציעל.די דערפינדונג פון ליטהיום-שוועבל באַטעריז קענען זיין טרייסט צוריק צו די 1960 ס, ווען הערבערט און ולאַם זיך געווענדט פֿאַר אַ באַטאַרייע פּאַטענט.דער פּראָוטאַטייפּ פון דעם ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע געניצט ליטהיום אָדער ליטהיום צומיש ווי די נעגאַטיוו ילעקטראָוד מאַטעריאַל, שוועבל ווי די positive ילעקטראָוד מאַטעריאַל און קאַמפּאָוזד פון אַלפאַטיק סאַטשערייטאַד אַמינעס.פון עלעקטראָליטע.עטלעכע יאָר שפּעטער, ליטהיום-שוועבל באַטעריז זענען ימפּרוווד דורך ינטראָודוסינג אָרגאַניק סאָלוואַנץ אַזאַ ווי פּיסי, DMSO און DMF, און 2.35-2.5 וו באַטעריז זענען באקומען.אין די שפּעט 1980 ס, עטהערס זענען פּראָווען צו זיין נוציק אין ליטהיום-שוועבל באַטעריז.אין סאַבסאַקוואַנט שטודיום, די ופדעקונג פון יטער-באזירט עלעקטראָליטעס, די נוצן פון LiNO3 ווי אַן עלעקטראָליטע אַדאַטיוו און די פאָרשלאָג פון טשאַד / שוועבל קאַמפּאַזאַט positive ילעקטראָודז האָבן געעפנט די פאָרשונג בום פון ליטהיום-שוועבל באַטעריז.

02 ארבעטן פּרינציפּ פון ליטהיום-לופט באַטאַרייע און ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע

① לי-לופט באַטאַרייע

לויט די פאַרשידענע שטאַטן פון די עלעקטראָליטע געניצט, ליטהיום-לופט באַטעריז קענען זיין צעטיילט אין ייקוויאַס סיסטעמען, אָרגאַניק סיסטעמען, וואַסער-אָרגאַניק כייבריד סיסטעמען און אַלע-האַרט-שטאַט ליטהיום-לופט באַטעריז.צווישן זיי, רעכט צו דער נידעריק ספּעציפיש קאַפּאַציטעט פון ליטהיום-לופט באַטעריז ניצן וואַסער-באזירט עלעקטראָליטעס, שוועריקייטן אין פּראַטעקטינג ליטהיום מעטאַל, און נעבעך ריווערסאַביליטי פון די סיסטעם, ניט-ייקוויאַס אָרגאַניק ליטהיום-לופט באַטעריז און אַלע-האַרט-שטאַט ליטהיום-לופט. באַטעריז זענען איצט מער וויידלי געניצט.פאָרשונג.ניט-ייקוויאַס ליטהיום-לופט באַטעריז זענען ערשטער פארגעלייגט דורך אברהם און ז.דזשיאַנג אין 1996. די אָפּזאָגן אָפּרוף יקווייזשאַן איז געוויזן אין פיגורע 1. די טשאַרדזשינג אָפּרוף איז דער פאַרקערט.די עלעקטראָליטע ניצט דער הויפּט אָרגאַניק עלעקטראָליטע אָדער האַרט עלעקטראָליטע, און די אָפּזאָגן פּראָדוקט איז דער הויפּט לי2אָ2, די פּראָדוקט איז ינסאַליאַבאַל אין די עלעקטראָליטע און איז גרינג צו אָנקלייַבן אויף די לופט positive ילעקטראָוד, אַפעקטינג די אָפּזאָגן קאַפּאַציטעט פון די ליטהיום-לופט באַטאַרייע.

ליטהיום-לופט באַטעריז האָבן די אַדוואַנטידזשיז פון הינטער-הויך ענערגיע געדיכטקייַט, ינווייראַנמענאַל פרייַנדלעכקייַט און נידעריק פּרייַז, אָבער זייער פאָרשונג איז נאָך אין זיין קינדשאַפט, און עס זענען נאָך פילע פראבלעמען צו זיין סאַלווד, אַזאַ ווי די קאַטאַליסיס פון זויערשטאָף רעדוקציע רעאַקציע. זויערשטאָף לעדוירעס און כיידראָופאָוביקייט פון לופט ילעקטראָודז, און דיאַקטיוויישאַן פון לופט ילעקטראָודז עטק.

② ליטהיום-שוועבל באַטאַרייע

ליטהיום-שוועבל באַטעריז דער הויפּט נוצן עלעמענטאַל שוועבל אָדער שוועבל-באזירט קאַמפּאַונדז ווי די positive ילעקטראָוד מאַטעריאַל פון די באַטאַרייע, און מעטאַלליק ליטהיום איז דער הויפּט געניצט פֿאַר די נעגאַטיוו ילעקטראָוד.בעשאַס די אָפּזאָגן פּראָצעס, די מעטאַל ליטהיום ליגן בייַ די נעגאַטיוו ילעקטראָוד איז אַקסאַדייזד צו פאַרלירן אַ עלעקטראָן און דזשענערייט ליטהיום ייאַנז;דערנאָך די עלעקטראָנס זענען טראַנספערד צו די positive ילעקטראָוד דורך די פונדרויסנדיק קרייַז, און די דזשענערייטאַד ליטהיום ייאַנז זענען אויך טראַנספערד צו די positive ילעקטראָוד דורך די עלעקטראָליטע צו רעאַגירן מיט שוועבל צו פאָרעם פּאָליסולפידע.ליטהיום (ליפּסס), און דערנאָך רעאַגירן צו דזשענערייט ליטהיום סולפידע צו פאַרענדיקן דעם אָפּזאָגן פּראָצעס.בעשאַס די טשאַרדזשינג פּראָצעס, ליטהיום ייאַנז אין ליפּסס צוריקקומען צו די נעגאַטיוו ילעקטראָוד דורך די עלעקטראָליטע, בשעת עלעקטראָנס צוריקקומען צו די נעגאַטיוו ילעקטראָוד דורך אַ פונדרויסנדיק קרייַז צו פאָרעם ליטהיום מעטאַל מיט ליטהיום ייאַנז, און ליפּס זענען רידוסט צו שוועבל ביי די positive ילעקטראָוד צו פאַרענדיקן די טשאַרדזשינג פּראָצעס. טשאַרדזשינג פּראָצעס.

דער אָפּזאָגן פּראָצעס פון ליטהיום-שוועבל באַטעריז איז דער הויפּט אַ מאַלטי-שריט, מאַלטי-עלעקטראָן, מאַלטי-פאַסע קאָמפּלעקס עלעקטראָטשעמיקאַל אָפּרוף אויף די שוועבל קאַטאָוד, און ליפּס מיט פאַרשידענע קייט לענגטס זענען פארוואנדלען אין יעדער אנדערע בעשאַס די אָפּצאָל-אָפּזאָגן פּראָצעס.בעשאַס די אָפּזאָגן פּראָצעס, דער אָפּרוף וואָס קען פּאַסירן ביי די positive ילעקטראָוד איז געוויזן אין פיגורע 2, און דער אָפּרוף ביי די נעגאַטיוו ילעקטראָוד איז געוויזן אין פיגורע 3.

די אַדוואַנטידזשיז פון ליטהיום-שוועבל באַטעריז זענען זייער קלאָר ווי דער טאָג, אַזאַ ווי זייער הויך טעאָרעטיש קאַפּאַציטעט;עס איז קיין זויערשטאָף אין דעם מאַטעריאַל, און זויערשטאָף עוואָלוציע אָפּרוף וועט נישט פּאַסירן, אַזוי די זיכערקייַט פאָרשטעלונג איז גוט;שוועבל רעסורסן זענען שעפעדיק און עלעמענטאַל שוועבל איז ביליק;עס איז ינווייראַנמענאַלי פרייַנדלעך און האט נידעריק טאַקסיסאַטי.אָבער, ליטהיום-שוועבל באַטעריז אויך האָבן עטלעכע טשאַלאַנדזשינג פּראָבלעמס, אַזאַ ווי די ליטהיום פּאָליסולפידע וועבשיפל ווירקונג;די ינסאַליישאַן פון עלעמענטאַל שוועבל און זייַן אָפּזאָגן פּראָדוקטן;די פּראָבלעם פון גרויס באַנד ענדערונגען;די אַנסטייבאַל SEI און זיכערקייַט פּראָבלעמס געפֿירט דורך ליטהיום אַאָודז;זיך-אָפּזאָגן דערשיינונג, אאז"ו ו.

ווי אַ נייַע דור פון צווייטיק באַטאַרייע סיסטעם, ליטהיום-לופט באַטעריז און ליטהיום-שוועבל באַטעריז האָבן זייער הויך טעאָרעטיש ספּעציפיש קאַפּאַציטעט וואַלועס, און האָבן געצויגן ברייט ופמערקזאַמקייט פון ריסערטשערז און די צווייטיק באַטאַרייע מאַרק.דערווייַל, די צוויי באַטעריז זענען נאָך פייסינג פילע וויסנשאפטלעכע און טעכניש פּראָבלעמס.זיי זענען אין דער פרי פאָרשונג בינע פון ​​באַטאַרייע אַנטוויקלונג.אין אַדישאַן צו די ספּעציפיש קאַפּאַציטעט און פעסטקייַט פון די באַטאַרייע קאַטאָוד מאַטעריאַל דאַרף זיין מער ימפּרוווד, שליסל ישוז אַזאַ ווי באַטאַרייע זיכערקייַט אויך דאַרפֿן צו זיין ריזאַלווד ערדזשאַנטלי.אין דער צוקונפֿט, די צוויי נייַ טייפּס פון באַטעריז נאָך דאַרפֿן קעסיידערדיק טעכניש פֿאַרבעסערונג צו עלימינירן זייער חסרונות אין סדר צו עפֿענען זיך ברייטער אַפּלאַקיישאַן פּראַספּעקס.