01 ලිතියම්-වායු බැටරි සහ ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි යනු මොනවාද?
① ලි-වායු බැටරි
ලිතියම්-වායු බැටරිය ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ප්‍රතික්‍රියාකාරකය ලෙස ඔක්සිජන් ද සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය ලෙස ලෝහ ලිතියම් ද භාවිතා කරයි.එහි ඉහළ න්‍යායික ශක්ති ඝනත්වයක් (3500wh/kg) ඇති අතර, එහි සැබෑ ශක්ති ඝනත්වය 500-1000wh/kg දක්වා ළඟා විය හැකි අතර එය සාම්ප්‍රදායික ලිතියම්-අයන බැටරි පද්ධතියට වඩා බෙහෙවින් වැඩි ය.ලිතියම්-වායු බැටරි ධන ඉලෙක්ට්රෝඩ, ඉලෙක්ට්රෝලය සහ සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ වලින් සමන්විත වේ.ජලීය නොවන බැටරි පද්ධතිවල, පිරිසිදු ඔක්සිජන් දැනට ප්රතික්රියා වායුව ලෙස භාවිතා කරයි, එබැවින් ලිතියම්-වායු බැටරි ලිතියම්-ඔක්සිජන් බැටරි ලෙසද හැඳින්විය හැක.
1996 දී, Abraham et al.රසායනාගාරයේ පළමු ජලීය නොවන ලිතියම්-වායු බැටරිය සාර්ථකව එකලස් කරන ලදී.එවිට පර්යේෂකයන් අභ්යන්තර විද්යුත් රසායනික ප්රතික්රියාව සහ ජලීය නොවන ලිතියම්-වායු බැටරිවල යාන්ත්රණය කෙරෙහි අවධානය යොමු කිරීමට පටන් ගත්හ;2002 දී, Read et al.ලිතියම්-වායු බැටරිවල විද්යුත් රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය ඉලෙක්ට්රෝලය ද්‍රාවක සහ වායු කැතෝඩ ද්‍රව්‍ය මත රඳා පවතින බව සොයා ගන්නා ලදී;2006 දී ඔගසවර සහ අල්.ස්කන්ධ වර්ණාවලීක්ෂය භාවිතා කරන ලදී, Li2O2 ඔක්සිකරණය වී ආරෝපණය කිරීමේදී ඔක්සිජන් මුදා හරින ලද බව ප්‍රථම වරට ඔප්පු කරන ලදී, එමඟින් Li2O2 හි විද්යුත් රසායනික ප්‍රතිවර්තනය තහවුරු විය.එමනිසා, ලිතියම්-වායු බැටරි විශාල අවධානයක් සහ වේගවත් සංවර්ධනයක් ලබා ඇත.
② ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිය
ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිය යනු සාමාන්‍ය විසර්ජන වෝල්ටීයතාව 2.15V පමණ වන ඉහළ නිශ්චිත ධාරිතාවකින් යුත් සල්ෆර් (1675mAh/g) සහ ලිතියම් ලෝහයේ (3860mAh/g) ප්‍රතිවර්ත කළ හැකි ප්රතික්රියාව මත පදනම් වූ ද්විතියික බැටරි පද්ධතියකි.එහි සෛද්ධාන්තික ශක්ති ඝනත්වය 2600wh/kg දක්වා ළඟා විය හැක.එහි අමුද්‍රව්‍ය අඩු පිරිවැය සහ පරිසර හිතකාමීත්වයේ වාසි ඇත, එබැවින් එයට විශාල සංවර්ධන හැකියාවක් ඇත.ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි සොයා ගැනීම හර්බට් සහ උලම් බැටරි පේටන්ට් බලපත්‍රයක් සඳහා ඉල්ලුම් කළ 1960 ගණන්වල සිට සොයා ගත හැක.මෙම ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරියේ මූලාකෘතිය සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස ලිතියම් හෝ ලිතියම් මිශ්‍ර ලෝහය ද, ධන ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස සල්ෆර් ද ඇලිෆැටික් සන්තෘප්ත ඇමයින වලින් ද සමන්විත විය.ඉලෙක්ට්රෝලය.වසර කිහිපයකට පසු, PC, DMSO, සහ DMF වැනි කාබනික ද්‍රාවක හඳුන්වා දීමෙන් ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි වැඩිදියුණු කරන ලද අතර 2.35-2.5V බැටරි ලබා ගන්නා ලදී.1980 ගණන්වල අග භාගය වන විට, ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි සඳහා ඊතර් ප්රයෝජනවත් බව ඔප්පු විය.පසුකාලීන අධ්‍යයනයන්හි දී, ඊතර් මත පදනම් වූ විද්යුත් විච්ඡේදක සොයා ගැනීම, ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් ආකලන ලෙස LiNO3 භාවිතය සහ කාබන්/සල්ෆර් සංයුක්ත ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ යෝජනා කිරීම ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිවල පර්යේෂණ උත්පාතය විවෘත කර ඇත.
02 ලිතියම්-වායු බැටරි සහ ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරියේ ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය
① ලි-වායු බැටරි
භාවිතා කරන විද්යුත් විච්ඡේදකයේ විවිධ තත්ත්‍වයන්ට අනුව ලිතියම්-වායු බැටරි ජලීය පද්ධති, කාබනික පද්ධති, ජල-කාබනික දෙමුහුන් පද්ධති සහ සියලු ඝන තත්වයේ ලිතියම්-වායු බැටරි ලෙස බෙදිය හැකිය.ඒවා අතර, ජලය මත පදනම් වූ ඉලෙක්ට්‍රොලයිට් භාවිතා කරන ලිතියම්-වායු බැටරිවල නිශ්චිත ධාරිතාව අඩු වීම, ලිතියම් ලෝහ ආරක්ෂා කිරීමේ දුෂ්කරතා සහ පද්ධතියේ දුර්වල ප්‍රතිවර්තන හැකියාව, ජලීය නොවන කාබනික ලිතියම්-වායු බැටරි සහ සියලුම ඝණ තත්වයේ ලිතියම්-වායු වර්තමානයේ බැටරි බහුලව භාවිතා වේ.පර්යේෂණ.1996 දී Abraham සහ Z.Jiang විසින් ජලීය නොවන ලිතියම්-වායු බැටරි මුලින්ම යෝජනා කරන ලදී. විසර්ජන ප්රතික්රියා සමීකරණය රූප සටහන 1 හි පෙන්වා ඇත. ආරෝපණ ප්රතික්රියාව ප්රතිවිරුද්ධයයි.විද්යුත් විච්ඡේදකය ප්‍රධාන වශයෙන් කාබනික ඉලෙක්ට්රෝලය හෝ ඝන විද්යුත් විච්ඡේදකය භාවිතා කරන අතර විසර්ජන නිෂ්පාදනය ප්‍රධාන වශයෙන් Li2O2 වේ, නිෂ්පාදිතය ඉලෙක්ට්රෝලය තුළ දිය නොවන අතර වායු ධනාත්මක ඉලෙක්ට්‍රෝඩය මත රැස් කිරීමට පහසු වන අතර එය ලිතියම්-වායු බැටරියේ විසර්ජන ධාරිතාවට බලපායි.
ලිතියම්-වායු බැටරිවලට අධි-ඉහළ ශක්ති ඝනත්වය, පරිසර හිතකාමී බව සහ අඩු මිල යන වාසි ඇත, නමුත් ඔවුන්ගේ පර්යේෂණ තවමත් ආරම්භක අවධියේ පවතින අතර ඔක්සිජන් අඩු කිරීමේ ප්‍රතික්‍රියාවේ උත්ප්‍රේරණය වැනි බොහෝ ගැටලු විසඳීමට තවමත් පවතී. ඔක්සිජන් පාරගම්යතාව සහ වායු ඉලෙක්ට්රෝඩවල ජලභීතිකාව සහ වායු ඉලෙක්ට්රෝඩ අක්රිය කිරීම ආදිය.
② ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිය
ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි බැටරියේ ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩ ද්‍රව්‍ය ලෙස ප්‍රධාන වශයෙන් මූලද්රව්ය සල්ෆර් හෝ සල්ෆර් පදනම් වූ සංයෝග භාවිතා කරන අතර සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය සඳහා ලෝහ ලිතියම් ප්‍රධාන වශයෙන් භාවිතා වේ.විසර්ජන ක්රියාවලියේදී, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ පිහිටා ඇති ලෝහ ලිතියම් ඉලෙක්ට්රෝනයක් අහිමි කර ලිතියම් අයන උත්පාදනය කිරීම සඳහා ඔක්සිකරණය වේ;එවිට ඉලෙක්ට්‍රෝන බාහිර පරිපථය හරහා ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට මාරු කරනු ලබන අතර, ජනනය වන ලිතියම් අයන ද ඉලෙක්ට්රෝලය හරහා ධන ඉලෙක්ට්‍රෝඩයට මාරු කර සල්ෆර් සමඟ ප්රතික්රියා කර පොලිසල්ෆයිඩ් සාදයි.ලිතියම් (LiPSs), ඉන්පසු ලිතියම් සල්ෆයිඩ් නිපදවීමට ප්රතික්රියා කර විසර්ජන ක්රියාවලිය සම්පූර්ණ කරයි.ආරෝපණ ක්රියාවලියේදී, LiPS වල ඇති ලිතියම් අයන ඉලෙක්ට්රෝලය හරහා සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වෙත ආපසු පැමිණෙන අතර, ඉලෙක්ට්‍රෝන බාහිර පරිපථයක් හරහා සෘණ ඉලෙක්ට්‍රෝඩය වෙත ආපසු පැමිණ ලිතියම් අයන සමඟ ලිතියම් ලෝහ සාදයි, සහ LiPSs ධන ඉලෙක්ට්රෝඩයේ සල්ෆර් බවට අඩු කර සම්පූර්ණ කරයි. අයකිරීමේ ක්රියාවලිය.
ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිවල විසර්ජන ක්රියාවලිය ප්‍රධාන වශයෙන් සල්ෆර් කැතෝඩය මත බහු-පියවර, බහු-ඉලෙක්ට්‍රෝන, බහු-අදියර සංකීර්ණ විද්යුත් රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවක් වන අතර ආරෝපණ-විසර්ජන ක්රියාවලියේදී විවිධ දාම දිග සහිත LiPS එකිනෙක බවට පරිවර්තනය වේ.විසර්ජන ක්රියාවලියේදී ධනාත්මක ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ඇති විය හැකි ප්රතික්රියාව රූප සටහන 2 හි ද, සෘණ ඉලෙක්ට්රෝඩයේ ප්රතික්රියාව රූප සටහන 3 හි ද දක්වා ඇත.
ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරිවල වාසි ඉතා ඉහළ න්‍යායික ධාරිතාවක් වැනි ඉතා පැහැදිලි ය;ද්රව්යයේ ඔක්සිජන් නොමැති අතර ඔක්සිජන් පරිණාමය ප්රතික්රියාව සිදු නොවනු ඇත, එබැවින් ආරක්ෂිත කාර්ය සාධනය හොඳයි;සල්ෆර් සම්පත් බහුල වන අතර මූලද්රව්ය සල්ෆර් ලාභදායී වේ;එය පරිසර හිතකාමී වන අතර අඩු විෂ සහිත වේ.කෙසේ වෙතත්, ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි වලට ලිතියම් පොලිසල්ෆයිඩ් ෂටල් ආචරණය වැනි අභියෝගාත්මක ගැටළු ද ඇත;මූලද්රව්ය සල්ෆර් සහ එහි විසර්ජන නිෂ්පාදන පරිවරණය කිරීම;විශාල පරිමාවේ වෙනස්කම් පිළිබඳ ගැටළුව;ලිතියම් ඇනෝඩ නිසා ඇතිවන අස්ථායී SEI සහ ආරක්ෂිත ගැටළු;ස්වයං-විසර්ජන සංසිද්ධිය, ආදිය.
නව පරම්පරාවේ ද්විතීයික බැටරි පද්ධතියක් ලෙස, ලිතියම්-වායු බැටරි සහ ලිතියම්-සල්ෆර් බැටරි ඉතා ඉහළ න්‍යායික නිශ්චිත ධාරිතා අගයන් ඇති අතර, පර්යේෂකයන් සහ ද්විතීයික බැටරි වෙළඳපොලේ පුළුල් අවධානයක් ආකර්ෂණය කර ඇත.මේ වන විට මෙම බැටරි දෙක තවමත් විද්‍යාත්මක හා තාක්ෂණික ගැටළු රැසකට මුහුණ පා සිටී.ඒවා බැටරි සංවර්ධනයේ මුල් පර්යේෂණ අදියරේ පවතී.බැටරි කැතෝඩ ද්රව්යයේ නිශ්චිත ධාරිතාව සහ ස්ථායීතාවය තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීමට අවශ්ය වීමට අමතරව, බැටරි ආරක්ෂාව වැනි ප්‍රධාන ගැටළු ද වහා විසඳා ගත යුතුය.අනාගතයේදී, පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් විවෘත කිරීම සඳහා මෙම නව බැටරි වර්ග දෙක තවමත් ඒවායේ දෝෂ ඉවත් කිරීම සඳහා අඛණ්ඩ තාක්ෂණික වැඩිදියුණු කිරීම් අවශ්ය වේ.
පසු කාලය: අප්රේල්-07-2023