แบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันคืออะไร?

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (LiCo02) เป็นเครื่องแยกกระแสไฟฟ้าแบบเดี่ยวในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันเป็นรีดอกซ์ 8 อิเล็กตรอน ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเทียมกํามะถันจึงมีทฤษฎีว่าแบตเตอรี่ลิเทียมไอออนมีความจุ 7-8 เท่า แม้ว่าแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์มีการใช้กันอย่างแพร่หลายในผลิตภัณฑ์ 3C เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่ จํากัด นั่นคืออายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ จํากัด พวกเขาจะต้องมีการเรียกเก็บบ่อยซึ่งเป็นสิ่งที่ลําบาก ความรู้สึกง่ายที่สุดคือหลังจากเปลี่ยนโทรศัพท์สมาร์ททุกคนกําลังชาร์จทุกวันและแม้กระทั่งสมบัติการเรียกเก็บเงินจะไม่ออกจากรัฐ สังคมปัจจุบันต้องการแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนชนิดใหม่ที่มีต้นทุนต่ําไม่มีมลพิษประสิทธิภาพการทํางานที่มั่นคงความจุเฉพาะขนาดใหญ่และความหนาแน่นของพลังงานสูงเพื่อตอบสนองความต้องการของแบตเตอรี่ที่ยาวนานและความเร็วในการชาร์จได้เร็วขึ้น

ประวัติการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเทียมกํามะถัน: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีประวัติมากกว่า 30 ปีและแบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันมีอายุน้อยกว่า ในปี 1962 เฮอร์เบทและอูลามได้เสนอการใช้กํามะถันเป็นวัสดุแคโทดและอัลคาไลน์ perchlorate เป็นอิเล็กโทรไลต์

ระบบลิเธียมกํามะถันต้นได้รับการศึกษาเป็นแบตเตอรี่หลักและเชิงพาณิชย์ได้ในเวลาหนึ่ง แต่ก็ถูกแทนที่ด้วยแบตเตอรี่แบบชาร์จใหม่ในภายหลังและวางค้างไว้ ในปี 2009 ลินดา F. Nazar เสนอแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์สํารองชาร์จใหม่ได้บนวัสดุธรรมชาติและใช้ CMK-3 เพื่อให้บรรลุความจุสูงเฉพาะของ 1320mAh / g ตั้งแต่นั้นมาแบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันได้เปิดอย่างแท้จริงในบทในการพัฒนา

หลักการของแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์: ขั้วบวกของแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์เป็นกํามะถันหรือวัสดุที่มีกํามะถันและขั้วลบเป็นลิเธียม แรงดันไฟฟ้าเฉลี่ยคือ 2.1V ในทฤษฎี, ระบบลิเธียมกํามะถัน (Li-S) มีกําลังการผลิตเฉพาะของ 1672mAh / g และความหนาแน่นของพลังงาน 2600Wh / kg. มันเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเชิงพาณิชย์แบบดั้งเดิมที่มีLiCo02เป็นขั้วบวก (ความจุเฉพาะทางทฤษฎี 273.8mAh / g , ความหนาแน่นของพลังงาน 360Wh / kg) ประมาณ 7 ครั้ง เมื่อเทียบกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนธรรมดาธรรมชาติของการปล่อยแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ไม่ง่าย deintercalation ลิเธียมไอออน แต่กระบวนการรีดอกซ์มาพร้อมกับจํานวนมากของผลิตภัณฑ์ระดับกลาง ในระหว่างกระบวนการปล่อยแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์, ธาตุกํามะถันทําปฏิกิริยากับ Li จากแหวนเปิดของ S8 วงจรและการแปลงจากโซ่ยาว Li2S8 เพื่อ Li2S โซ่สั้นจะมาพร้อมกับสองแพลตฟอร์มการปลดปล่อยที่เห็นได้ชัด แพลตฟอร์มการปลดปล่อยที่มีศักยภาพสูงคือ 2.45V- 2.1V กระบวนการนี้ถือว่าเป็น S8 เป็น S42 จํานวนมาก- การแปลง, และการปล่อยต่ําที่มีศักยภาพคือ 2.1V-1.7V, กระบวนการนี้เป็นจํานวนมากของ S42- เป็น S22- และ S2-. ในทางกลับกันองศาการแปลงที่แตกต่างกันยังสอดคล้องกับความจุที่แตกต่างกัน

สมการปฏิกิริยาการปลดปล่อยมีดังนี้:

ขั้วบวก: S8+ 16Li + e- → 8Li2S

อิเล็กโทรดลบ: Li→Li++e-

ปฏิกิริยารวม: 2Li + nS →Li2Sn→Li2S

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนธรรมดาคือการยับยั้งอิเล็กตรอนเดี่ยวและแบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์มีรีดอกซ์ 8 อิเล็กตรอนดังนั้นจึงมีความจุทางทฤษฎีและความหนาแน่นของพลังงานถึง 7-8 เท่า คล้ายกับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมแบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันประกอบด้วยขั้วบวกขั้วลบตัวคั่นอิเล็กโทรไลต์และตัวคั่น ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมกํามะถันจึงถือเป็นทางเลือกที่มีแนวโน้มมากที่สุดสําหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบดั้งเดิมและกลายเป็นแหล่งพลังงานใหม่สําหรับคนรุ่นใหม่ของอุปกรณ์จัดเก็บพลังงาน

วัสดุกาดซัลเฟอร์เป็นปัจจัยสําคัญในการ จํากัด การพัฒนาและการประยุกต์ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมซัลเฟอร์ดังนั้นเราจึงมุ่งเน้นไปที่แคโทดกํามะถัน ปัจจุบันขั้วขั้วกํามะถันของระบบลิเธียมกํามะถันยังมีหลายปัญหาที่จะแก้ไข: ผลรถรับส่ง, การนําที่ไม่ดีและการขยายตัวของปริมาณ

1.polysulfidesละลายในระหว่างกระบวนการปล่อย( li2sx, 3x<>

2.การนําของธาตุกํามะถันและปล่อยผลิตภัณฑ์ลิเธียมซัลไฟด์ต่ํา, การนําของs( 5& ครั้ง; 10- 30s/cm, 25และองศา; ค),

3. การเปลี่ยนแปลงจากโครงสร้างฟลูออไรต์แบบผกผัน (ρ1=2.03g/cm3) เป็น Li2S ที่มีโครงสร้างฟลูออไรต์ผกผัน (ρ2=1.66g/cm3) มีการขยายตัวของปริมาณมากทําลายโครงสร้างขั้วไฟฟ้าและมีผลต่อเสถียรภาพของวงจร