Ki sa ki se yon batri ityòm-souf?

Lityòm-ion pil (LiCo02) yo se sèl-elèktron deintercalation, pandan y ap ityòm-souf pil yo se 8-elèktron redox, se konsa ityòm-souf pil gen teyori a ke yo 7-8 fwa kapasite nan ityòm-ion pil. Malgre ke batri polymère ityòm yo te lajman itilize nan pwodwi 3C, akòz dansite enèji limite a, se sa ki, lavi batri limite a, yo bezwen chaje souvan, ki se yon bagay anbarasman. Santi ki pi entwisyon an se ke apre chanje telefòn nan entelijan, tout moun ap chaje chak jou, e menm trezò a chaje se pa sa kite eta a. Sosyete a jodi a bezwen yon nouvo kalite ityòm-ion batri ak pri ki ba, pa gen okenn polisyon, pèfòmans ki estab, gwo kapasite espesifik, ak dansite enèji segondè satisfè bezwen yo nan pi long lavi batri ak pi vit vitès chaje.

Istwa devlopman batri ityòm-souf: pil ityòm-ion gen yon istwa ki gen plis pase 30 ane, ak pil ityòm-souf yo pi piti. An 1962, Herbet ak Ulam te pwopoze premye itilizasyon souf tankou yon materyèl katod ak perchlorat alkalin kòm elektwolit la.

Sistèm nan byen bonè ityòm-souf te etidye kòm yon batri prensipal e menm komèrsyalize pou yon tan, men li te pita ranplase pa pil rcharjabl epi mete yo sou kenbe. An 2009, Linda F. Nazar te pwopoze yon ityòm-souf segondè rechargeable batri sou nati materyèl, e te itilize CMK-3 pou yo rive a yon gwo kapasite espesifik de 1320mAh / g. Depi lè sa a, ityòm-souf pil te vrèman louvri yon chapit nan devlopman.

Prensip batri ityòm-souf: elektwòd pozitif batri ityòm-souf la se souf oswa materyèl ki gen souf, epi elektwòd negatif la se ityòm. Vòltaj an mwayèn se 2.1V. Nan teyori, sistèm nan ityòm-souf (Li-S) gen yon kapasite espesifik nan 1672mAh / g ak yon dansite enèji nan 2600Wh / kg. Li se yon tradisyonèl komèsyal ityòm ion batri ak LiCo02 kòm elektwòd la pozitif (teyorik kapasite espesifik 273.8mAh / g, dansite enèji 360Wh / kg) sou 7 fwa. Konpare ak òdinè ityòm-ion pil, nati a nan egzeyat la nan ityòm-souf pil se pa senp ityòm deintercalation ion, men yon pwosesis redox akonpaye pa yon gwo kantite pwodwi entèmedyè. Pandan pwosesis la egzeyat nan ityòm-souf batri egzeyat, souf elemental reyaji avèk Li soti nan bag-ouvèti a nan siklik S8, ak konvèsyon ki soti nan long-chèn Li2S8 kout-chèn Li2S akonpaye pa de tribin egzeyat evidan, segondè a potansyèl egzeyat platfòm se 2.45V - 2.1V, pwosesis la ka konsidere kòm yon gwo kantite S8 a S42- konvèsyon, ak ba-potansyèl egzeyat se 2.1V-1.7V, pwosesis sa a se yon gwo kantite S42- nan S22- ak S2 -. Nan lòt men an, degre konvèsyon diferan tou koresponn ak kapasite diferan.

Ekwasyon reyaksyon egzeyat la se jan sa a:

Elektwòd pozitif: S8 {{1}} 16Li+e- → 8Li2S

Elektwòd negatif: Li → Li++e-

Reyaksyon total: 2Li + nS → Li2Sn → Li2S

Batteriesdinè ityòm-ion pil yo se sèl-elèktron deintercalation, ak ityòm-souf pil yo se 8-elèktron redox, se konsa yo gen 7-8 fwa kapasite teyorik la ak dansite enèji. Menm jan ak pil tradisyonèl ityòm-ion, pil ityòm-souf konpoze de yon elektwòd pozitif, yon elektwòd negatif, yon separateur, yon elektwolit ak yon separateur. Se poutèt sa, ityòm-souf pil yo konsidere yo dwe altènatif ki pi pwomèt nan tradisyonèl ityòm-ion pil yo epi yo vin yon nouvo sous enèji pou yon nouvo jenerasyon ekipman depo enèji.

Materyèl katod souf yo se yon faktè kle ki mete restriksyon sou devlopman ak aplikasyon pil ityòm-souf, kidonk nou konsantre sou katod souf. Koulye a, katod souf nan sistèm ityòm-souf la gen tou plizyè pwoblèm pou rezoud: efè navèt, konduktivite pòv, ak ekspansyon volim.

1. Polysulfides fonn pandan pwosesis la egzeyat (Li2Sx, 3 ＜ x ＜ 8), sa ki lakòz yon reyaksyon disproporsyonasyon konplèks ak yon" efè navèt" ;, sa ki lakòz yon gwo kantite pwòp tèt ou-egzeyat, diminye efikasite nan Coulomb ak sik pèfòmans, ak sa ki lakòz degradasyon kapasite irevokabl;

2. Konduktivite nan souf elemental ak pwodwi a egzeyat sulfid ityòm ki ba, konduktiviti nan S (5 × 10-30S / cm, 25 ℃), konduktiviti nan Li2S / Li2S2 (~ 10-30S / cm), sa ki lakòz itilizasyon nan souf sèlman Apeprè 50-70%.

3. Transfòmasyon ki soti nan ortorombik α-S (ρ1=2.03g / cm3) nan Li2S ak estrikti fliyorit envès (ρ2=1.66g / cm3) gen gwo ekspansyon volim, detwi estrikti elektwòd la, epi afekte estabilite sik.