リチウムに新たな進歩がありました-硫黄電池技術

OFweekリチウム電力グリッドの包括的なレポート：現在、硫黄ナトリウム電池、リチウム電池、フロー電池、鉛蓄電池、リン酸鉄リチウム電池などを含む主要な国際化学エネルギー貯蔵技術。大連化学物理研究所、中国科学アカデミー、研究者は、再生可能エネルギー産業と電気自動車産業の発展として、国によって、エネルギー貯蔵技術と産業、あらゆる種類の新しいタイプの電気化学エネルギー貯蔵バッテリー研究を非常に重要視していると言います技術進歩の開発。その中でも、フロー電池、リチウム電池、リチウム空気電池などが代表的ですが、その技術開発にはいくつかの課題があります。

フロー電池エネルギー貯蔵技術

フロー電池は通常、電気エネルギー貯蔵と電気化学エネルギー貯蔵装置の放出を実現するために、液体活性物質REDOX反応エネルギーと化学エネルギー変換によって行われます。その電力と容量は互いに独立しているため、充電と放電の深さ、セキュリティ、そのような優れた利点は、エネルギー貯蔵エリアの最良の選択の1つになっています。

フロー電池は1970年代に発明されて以来、研究室から企業へ、プロトタイプから標準製品へ、モデルから商業プロモーション機能への適用、子供の頃からの規模、単一から包括的まで、何百ものあらゆる種類のプロジェクトの実施、約40ギガワットの累積総設備容量。

35 mwのすべてのバナジウムフロー電池の設置容量は、現在最も広く使用されているフロー電池です。大連の技術支援のための中国科学院の大連化学物理研究所およびエネルギー貯蔵技術開発株式会社。 （以下「溶融セコエネルギー貯蔵」といいます）と大連化学研究所が協力して、主要材料と大量生産のバナジウムフロー電池を実現します。電解質製品は、日本、韓国、米国、ドイツ、英国。高選択性、高耐久性、低コストのフッ素イオン伝導膜の性能は、過フッ素化スルホン酸イオン交換膜よりも優れており、価格は後者の約10％であり、実際のバナジウムフロー電池全体のコストを突破します。ボトルネック」。

構造の最適化と新素材の適用により、バナジウムフロー電池の電気パイル定格電流密度は元の80ma /c㎡から120㎡に増加し、ma / cは同じ性能を維持し、電気コストはほぼ30％急落しました。 32 kwは、米国とドイツに輸出されています。 2013年5月に設計および建設された、世界最大の5 mw / 10 mwストリーム、国電Longyuanのすべてのバナジウムバッテリーエネルギー貯蔵システムは、NiuShi 50mw風力発電所の並行運転の成功にあります。それ以来、3 mw / 6メガワットの風力グリッドエネルギー貯蔵プロジェクトでJinzhouで継続的に実施され、Guodianの平和は2 mw / 4 mwのエネルギー貯蔵プロジェクトであり、エネルギー貯蔵ビジネスモデルの重要性を探求する我が国でもあります。

すべてのバナジウムフロー電池のもう1つのリーダーは、日本の住友電場です。 2010年にフロー電池事業を再開する会社は2015年に完成し、60mwの発電所で15mw /総バナジウムフロー電池が地元の北海道の大規模太陽光発電グリッドの圧力負荷と電力品質を解決するために使用され、成功しましたこのプロジェクトの実施は、すべてのバナジウムフロー電池のもう1つのマイルストーンになります。 2014年、ワシントンの米国エネルギー省およびクリーンファンドサポートの米国UniEnergy Technologies、LLC（UET）企業は、3 mw / 10mwストリームの全バナジウム電池エネルギー貯蔵システムを確立しました。 UET社は、プロジェクトアプリケーションと混合酸電解質技術で初めて、エネルギー密度を約40％増加させ、温度と電圧範囲のバナジウムフロー電池の使用ウィンドウを広げ、熱管理のエネルギー消費を削減することができます。

現在、フロー電池のエネルギー効率とシステムの信頼性を向上させ、コストを削減することは、普及して適用するフローセルの質量の重要なトピックです。高性能電池材料の開発、構造設計の最適化、電池内部抵抗の低減が重要な技術です。最近、張華と彼のチームは、電池材料の革新と構造の革新を通じて、80 ma / /c㎡の動作電流密度、充電および放電エネルギー効率で単一電池の総バナジウムフロー電池を81％から93％に増加させました。数年前、それが開発と展望のための広いスペースを持っていることを完全に証明してください。

リチウムイオン電池技術

近年、従来のリチウムイオン電池技術は進歩を続けていますが、エネルギーよりも電池はアプリケーションの要件を満たすことができず、電池技術は依然として携帯型電子機器や電気自動車の開発の最大のボトルネックです。高エネルギー電池技術の革新的なブレークスルーを達成するために、研究者は、リチウム電池および空気などのリチウム金属空気電池のより高いエネルギー密度の画期的な方向選択を達成し、一定の進歩を遂げました。いくつかの新しいバッテリー技術は、すでに実際の適用の兆候を見ています。

最新のニュースによると、米国の科学者はリチウム硫黄電池を破り、電解質溶液の問題、リチウム硫黄電池の故障を迅速に解決するという大きな障害に直面しています。この画期的な進歩により、リチウム硫黄電池の市場競争力が大幅に向上すると予想されます。カリフォルニア大学リバーサイド校工学部のナノスケール紙の英国王立協会ジャーナルに掲載された研究者は、最近、カソード材料によって形成された二酸化ケイ素の組み合わせでリチウム電池を防ぐことができるナノスケール硫黄粒子の開発に成功したと発表しました電解質、大幅なブーストバッテリー性能の溶解。

リチウム硫黄電池は、アノードとしての硫黄元素、電池の負極としての金属リチウムであり、その理論は2600 wh / kgのエネルギー密度、450 wh / kgまでの実際のエネルギー密度です。元素硫黄は低価格であると同時に、高収率で環境にやさしく、高エネルギー電池技術の工業化に最も近いものです。

国際的には、リチウム硫黄電池の典型的な研究開発メーカーには、アメリカのSionPower、Polyplus、Moltech、British Oxis、韓国のSamsungなどがあり、SionPowerの結果が同社を最も代表しています。 2010年、SionPower社は無人航空機（uav）にリチウム硫黄電池を日中、夜間の放電電力で太陽電池で適用し、14日連続で無人航空機（uav）の飛行記録を作成しました。リチウム硫黄電池の例。国内では、中国科学院、中国化学防衛研究所、北京理工大学などの科学研究ユニットの複合により、主に大連に集中したリチウム電池研究が近年急速に発展している。現在、リチウム硫黄電池の国内開発はエネルギー密度（> 450 wh / kg）の世界的リーダーになっていますが、数十回後の通常の充電と放電、エネルギー密度は大幅に減衰し、非常に重要です。そのサイクル寿命を改善します。

リチウム硫黄電池は世界中で最先端技術の研究開発を競い合っており、その工業化の見通しは広くなっています。バッテリーの充電と放電のサイクル寿命を延ばし、安全性を使用する方法は、リチウム硫黄バッテリーの工業化の発展の鍵となります。

金属空気電池

現在、特に金属リチウム空気電池-空気電池は人々の注目を集めており、多くの大きな進歩がありました。

金属リチウムを負極、空気中の酸素を正極活物質とするリチウム空気電池は、リチウムと酸素の電気化学反応により、電気エネルギーと化学エネルギーの相互変換を実現します。バッテリーのエネルギー密度理論は約3500wh / kgで、リチウムイオンバッテリーとガソリンの場合は10倍です。リチウム空気電池の潜在的な用途に焦点を当て、世界中の国々が関連する研究作業を実施する必要があります。 IBMは「バッテリー500」プロジェクトに取り組んでおり、500マイルの範囲を充電する電気自動車の目標を達成することを期待しています。そして、日本の年次総会などの企業が参加すると、横隔膜と電解質が押し出されます。

リチウム-空気電池は新しい概念ではなく、1976年にロッキードの研究者によって最初に発表されました。 1996年に、アブラハムは有機電解液システムによって提唱し、リチウム空気電池の研究に新しい状況を作り出しました。現在、リチウム空気電池の研究は主にポジティブに焦点を当てており、電池の技術仕様を直接決定します。エネルギー密度、最も代表的なのはグラフェン材料です。米国太平洋北西部国立研究所の研究者は、バブル構造の一種の層状グラフェン材料を準備し、既存のリチウムイオン電池よりもはるかに高い約15000 mAh / gの放電比容量を達成しました。

しかし、バッテリーの充電と放電のリチウム-酸素中間生成物の過程で生成された空気は、炭素材料、電解質と反応し、炭酸リチウムなどの副生成物の形成を多数引き起こします）、細胞周期は、その開発のボトルネックの問題です。ブルース多孔質金や炭化チタンなどをアノードに使用し、有害事象を効果的に抑制し、100サイクルの容量保持率は95％以上です。

高エネルギー密度はリチウム空気電池の主な利点であり、サイクルの安定性はその技術と問題の開発の鍵です。一方、充電プロセスにおける金属リチウムとリチウムデンドライト抑制のカソード保護と精製放電、高活性カソード触媒コンポーネント、空気膜開発の選択性、バッテリー構造設計統合技術などはすべて、問題を効果的に解決するために必要な実用的なアプリケーションプロセスです。

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