摘要。储能技术成为支持电气化议程的关键方面。在过去十年中,可再生能源和电动汽车的兴起趋势会产生意外的电池技术需求。锂离子电池(LIB)已被吹捧为一种有关储能开发的革命性技术。除了LIB由于其有前途的性能,LIB还是对电子应用的表现非常出色,它在质量生产的可伸缩性方面也广为人知。尽管预测LIB仍将在未来十年内主导市场,但是电池千千快事的增长仍然很慢。生产过程的难度和所使用的机器数量成为支持行业规模端到端电池生产的主要不情愿因素。因为电池生产链缺乏精确的计算可能会影响业务的可持续性。因此,有必要调查从实验室分为行业规模的扩大电池阴极生产。该研究的对象研究是印尼领先的电池研究所,国家电池研究所。通过考虑原材料,机械,功耗和人力等成本结构因子(例如成本结构因子),将计算集中在NMC 811阴极活动材料上。该结果成功估计了每批NMC 811阴极100公斤生产的总成本,或一年中的36吨。注意,本手稿中讨论的原材料成本有限的数据,而机械,功耗和人力方面将在另一篇文章中分别讨论。
领域中最重要的挑战是开发用于大型储能的有效技术(数百个TWH的水平),这将允许使用可再生能源(主要基于太阳能和风能)。这种技术应基于地壳中最丰富的元素,以变得具有成本效益。因此,今天非常重要的是,开发可靠且耐用的钠离子电池和磁电池非常重要。可充电镁离子电池(MIB)被称为锂离子击球仪(LIB)的潜在替代方法,并且非常适合大型储能应用,并引起了人们的注意作为有希望的多价金属电池技术。这些电池比LIB具有多个优势,包括由于镁的较高丰度和较高的特定能力(含量和体积)的可能性降低,形式
水性锌离子电池(ZIBS)已发展为具有高安全性,高能量密度和环境友好性的固有性质的促进能量电池系统。1 - 3众所周知,金属Zn阳极具有低氧化还原电位的优势(-0.76 V与标准氢电极(SHE)),高理论能力(820 MA H G -1和5855 MA H CM -3),高兼容性/稳定性/稳定性和富含天然储备。4,5此外,与有机电解质相比,温和的电解质是不可美元的,电导率较高,成本较低。6 - 8尽管ZIB被认为是利用锌金属资源的最有效的方法之一,并且可以以低成本的价格满足对高性能储能设备的不断增长的需求,但缺乏适当的Excelent offelent proctode材料来存储ZN离子的储存量严重限制了ZIBS的进一步发展。9,10
效率[2]和低污染物排放。[3]解决当前系统成本和长期稳定性的限制将使该技术得到广泛的商业化。[4]将电池工作温度从当前设备中的800°C以上降低到700°C以下被普遍认为是解决上述问题的有效方法,因为它可以提高CO2-H2O共电解的效率,[5]通过使用较便宜的互连材料来降低成本,[6]并减轻结构退化,包括阳离子传输[7]和颗粒粗化。[8]面积比电阻(ASR)与阴极材料的氧还原能力密切相关。[5]降低SOFC工作温度的一个显着缺点是总电池电阻增加,这将导致电池的功率输出降低。 [9] 因此,人们投入了巨大的精力来开发具有催化活性的正极材料,这种材料在 700°C 以下的温度下表现出理想的 ASR。混合离子和电子导电 (MIEC) 氧化物 Ba 0.5 Sr 0.5 Co 0.8 Fe 0.2 O 3 − δ (BSCF) 是基准正极材料之一 [9] ,因为它具有良好的电极
然而,在实现基于LLZ的ASSB的主要挑战中,具有促进电池操作的属性的阴极/LLZ界面形成,例如低界面电阻和良好的接触。因此,LLZ的densi cation采用了高于1000°C的温度下的犯罪策略,以增强其对LI金属的离子电导率和稳定性。然而,这种高温犯罪不可避免地会导致形成高电阻的电极/LLZ相间,从而导致电池较差。12,13可以通过两条路线形成阴极/LLZ接口。在第一个路径中,涉及将阴极层涂在烧结的LLZ磁盘上,LLZ在升高的温度下呈密密度密度,然后使用诸如筛网印刷和浸入等方法与阴极层涂层,并且所得的PORTODE/LLZ系统是在低温到
记录的版本:此预印本的一个版本于2024年4月20日在离子学上发布。请参阅https://doi.org/10.1007/s11581-024-05537-x。
流场;2) 从电池顶部连接到对电极集电器;3) 参比电极集电器;4) 对电极集电器;a) 集电器箔上的工作电极;b) 隔板;c) 参比电极(钠金属);d) 对电极(钠金属);e) 对电极安装板。b) DEMS 测量装置流程图。测量和控制单元的字母符号图例:C = 控制器,F = 流量,I = 指示器,P = 压力,T = 温度。
当前对电解铝阴极碳钠渗透的研究主要是测量阴极膨胀曲线,主要显示宏观特征。然而,显微镜结构通常是不流失的。作为多孔介质,阴极碳块的扩散性能与其内部孔结构紧密相关。将阴极碳块视为多相复合材料,本研究从微结构的角度研究了钠扩散过程。开发了一个预测钠扩散的模型,考虑了孔隙率,温度,结合效应,电流降低和分子比例等因素。在Python中实现了一个随机聚合模型,并将其导入到有限元软件中,以使用Fick的第二定律模拟钠扩散。结果表明,孔隙率提高,温度较高,结合效应降低,电流密度增加和较高的分子比增强了钠浸润,降低了扩散耐药性并增加了扩散系数。模拟与实验结果很好地对齐,证实了其准确性和可靠性。
钠离子电池(SIB)的O3型层状氧化物阴极被认为是完全满足未来实际应用需求的最有前途的系统之一。然而,在多个方面的致命问题,例如空气稳定性差,不可逆的复杂多相进化,较低的骑自行车寿命和差的工业可行性限制了其商业化的发展。在这里,稳定的无共欧3型nani 0.4 cu 0.05 mg 0.05 mn 0.4 ti 0.4 ti 0.1 o 2具有大规模生产的阴极材料可以解决这些问题的实际SIB。由于多元素化学替代策略的协同贡献,这种新颖的阴极不仅显示出良好的空气稳定性和热稳定性以及简单的相位转换过程,而且还可以在半电池和全电池系统中提供出色的电池性能。同时,利用各种高级表征技术来准确破译晶体形成过程,原子排列,结构演化和固有的效果机制。令人惊讶的是,除了限制了不利的多相转化和增强空气稳定性外,精确的多元素化学替代工程还显示出固定的影响,以减轻晶格菌株的高结构可逆性,并扩大了合理的层间间隔,从而增强了NA + NA + NA + NA + DII效率,从而实现了出色的全面效果。总体而言,这项研究探讨了多元素化学替代策略的基本科学理解,并为增加商业化的实用性开辟了新的领域。
1 郑州工程学院机电与车辆工程学院,河南郑州 450044,中国 2 郑州工程学院土木工程学院,河南郑州 450044,中国; * 电子邮件:htx510@21cn.com 收稿日期:2020 年 1 月 2 日 / 接受日期:2020 年 2 月 28 日 / 发表日期:2020 年 4 月 10 日 随着对锂离子二次电池能量密度和功率容量的要求越来越高,人们开始寻找容量和性能更好的电极材料。铜基材料因其独特的纳米结构、高电导率和热导率,被认为是改善锂离子电池电化学性能的理想添加剂。综述了铜基纳米材料在电极材料中的应用。本文讨论了铜基纳米复合材料的物理、传输和电化学行为。本文还讨论了铜基纳米复合材料应用面临的挑战及其未来的发展前景。关键词:锂离子电池;铜基材料;纳米复合材料;阳极;阴极 1. 引言