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die perfekte Kombination von Festelektrolyt und flüssiger Lithiummetallanode

2018-07-03 14:29:17


gestern veröffentlichten das wuhui-team der tsinghua university und das cui wei team der stanford university das forschungsergebnis "eine granat-feste schmelzelektrolyt-basis auf basalt-elektrolyt-basis für netz-energiespeicher" in der internationalen journal natureenergy. Die neu entwickelte Lithium-Metall-Batterie auf Basis von Festelektrolyt kann bereits bei Temperaturen von bis zu 240 ° C betrieben werden. Das sind 200 ° C weniger als die Betriebstemperatur bestehender Smart-Grid-Energiespeicher!


Sauberer Strom wie Solarenergie und Windenergie haben sich in den letzten Jahren rasant entwickelt, aber die Stabilität muss noch verbessert werden. Darüber hinaus ist die derzeitige globale Verteilung der Energieressourcen sehr uneinheitlich. Wenn wir fossile Brennstoffe loswerden wollen, müssen wir wichtige Energiespeicherverbindungen zum bestehenden Stromsystem hinzufügen, damit Strom rationeller in Raum und Zeit verteilt werden kann, während hohe Kapazität, hohe Sicherheit, niedrige Kosten usw. erreicht werden. Das bestehende Smart-Grid-Batteriesystem muss jedoch die Probleme der Energiespeicherkosten und der Lebensdauer überwinden, um die Anwendungsanforderungen des Energiespeichers zu erfüllen. das flüssige Lithium-Metall-Batteriesystem hat niedrige Energiespeicherkosten und eine lange Lebensdauer und hat breite Anwendungsaussichten auf dem Gebiet der kleinen und mittelgroßen verteilten Energiespeicher, aber es hat im Allgemeinen die folgenden zwei Probleme: 1) aufgrund des hohen Schmelzens Punkt aus Lithiummetall ist die Batterie Betriebstemperatur in der Regel über 450 ° C, was eine hohe Betriebskosten verursacht; 2) die Auflösung von Lithium im geschmolzenen Salz führt zu Selbstentladung und geringerer Coulomb-Effizienz.


Um diese Probleme zu lösen, haben die Forscher zwei Modellbatterien Li || llzto || sn-pb und li || lztto || bi-pb mit geschmolzenem Lithiummetall als negative Elektrode, geschmolzenes sn-pb oder bi-pb-Legierung zusammengebaut als die positive Elektrode und Granat-Typ li6.4la3zr1.4ta0.6o12 (llzto) Festelektrolytkeramikrohr. der Elektrolyt kapselt das geschmolzene Lithiummetall in einer röhrenförmigen Form ein, um eine Lithiumionenleitung durchzuführen, während die Flüssigmetallelektrode isoliert wird. zur gleichen Zeit wird eine Flüssigkeit-Feststoff-Grenzfläche in dem Batteriesystem anstelle der Flüssig-Flüssig-Grenzfläche gebildet, was die Grenzflächenimpedanz stark reduziert.



Studien haben gezeigt, dass die zusammengebauten Lithium-Ionen-Batterien für etwa einen Monat bei einer Stromdichte von 50-100 mAcm-2 und 240 ° C stabil zyklisch betrieben werden können. und zeigen ausgezeichnete Leistungskapazität und Coulomb-Effizienz. Die hochkapazitive, hochsichere und kostengünstige Lithium-Metall-Batterie mit Festelektrolytflüssigkeit bringt neue Erkenntnisse in die Weiterentwicklung großtechnischer Energiespeichersysteme.


Referenz


[1] Yang Jin, Kai Liu, Hui Wu, Yi Cui, et al. eine geschmolzene Lithium-Batterie auf der Basis von Granat-Festkörperelektrolyten mit mittlerer Temperatur für die Speicherung von Gitter-Energie. Naturenergy 2018. https://www.nature.com/articles/s41560-018-0198-9.


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