"Erschließung der vielversprechenden Zukunft: Erforschung der Fortschritte und des Potenzials von Lithium-Schwefel-Batterien"
Kommerziell verwendete Lithium-Ionen-Batterien bestehen hauptsächlich aus Kathode, Anodenseparator und Elektrolyt. Lithium-Ionen-Batterien werden in Smartphones, Elektrowerkzeugen und Elektrofahrzeugen eingesetzt. Sie verwenden eine flüssige Elektrolytlösung.
Trotz der breiten Verwendung und der Verbesserungen in der Lithium-Ionen-Batterie-Technologie haben sie auch bekannte Nachteile, wie z. B. Überhitzung und Probleme in der Lieferkette mit Rohstoffen. Es gibt laufende Forschungen zu diesen Problemen, bei denen neue Materialien beim Bau von Batterien getestet werden. Ein solches Material ist Schwefel, aufgrund seines extremen Vorkommens in der Natur, ein Nebenprodukt der Ölindustrie. Das Material ist außerdem kostengünstig und kann mehr Energie speichern als herkömmliche Batterien auf Lithium-Ionen-Basis.
Es wird erwartet, dass die weltweite Marktgröße für schwefelbasierte Batterien mit einer durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 17,69 % wächst und bis 2031 2.699 Millionen US-Dollar erreichen wird, gegenüber 517,4 Millionen im Jahr 2021.
Greifen Sie auf einen Beispielbericht zu (einschließlich Grafiken, Diagrammen und Abbildungen): https://univdatos.com/get-a-free-sample-form-php/?product_id=12413
Komponenten einer Batterie–
Elektroden– Die Elektrode, die sich beim Entladen Elektronen freisetzt, ist eine Anode; die Elektrode, die die Elektronen absorbiert, ist die Kathode. Sie speichern Lithium. Der Elektrolyt transportiert positiv geladene Lithiumionen (d. h. ein Ion ist ein elektrisch geladenes Teilchen, das erzeugt wird, um ein positives oder negatives Ion zu ergeben, indem entweder Elektronen von einem neutralen Atom entfernt oder hinzugefügt werden) von der Anode zur Kathode und umgekehrt durch den Separator. Die Bewegung von Lithiumionen erzeugt freie Elektronen in der Anode, wodurch eine Ladung entsteht, die elektrischen Strom durch ein mit Strom versorgtes Gerät leitet. Elektroden sind für die grundlegende Leistung der Batterie verantwortlich.
Separator und Elektrolyt– Diese beiden bestimmen die Sicherheit einer Batterie. Der Separator wirkt als physische Barriere zwischen Kathode und Anode und verhindert den direkten Elektronenfluss zwischen ihnen, wodurch der Elektronenfluss innerhalb der Batterie blockiert wird und nur Ionen durch sie hindurchtreten können.
Der Elektrolyt überträgt Ionen (ladungstragende Partikel) zwischen den beiden Elektroden der Batterie hin und her, wodurch sich die Batterie auf- und entlädt.
Herausforderung bei der praktischen Verwendung von Lithium-Schwefel-Batterien
Das Aufladen der Li-S-Batterie führt zu einem Ansammlungsmaterial (Polysulfid), das dann fließt und sich im Elektrolyten löst, was zu dessen Korrosion führt. Von Forschern als Polysulfid-Shuttle-Effekt bezeichnet, reduziert es die Lebensdauer der Batterie.
Um das Polysulfid-Shutting zu verhindern, versuchten Wissenschaftler zu Beginn, eine redox-inaktive Zwischenschicht zwischen den Elektroden zu platzieren. Letztendlich nahm dies jedoch zusätzlichen Platz innerhalb der Batterie ein, wodurch die Speicherkapazität der Batterie verringert wurde und das Shutting nicht ausreichend reduziert wurde. Anschließend entwickelten Forscher eine poröse, schwefelhaltige aktive Zwischenschicht im Gegensatz zu redox-inaktiv (d. h. sie geht keine ähnlichen Reaktionen wie in der Elektrode ein). Die Ergebnisse zeigten, dass sich die Kapazität verdreifachte und die Batterien mit aktiver Zwischenschicht über 700 Lade-Entlade-Zyklen eine hohe Kapazität beibehielten.
Jüngste Entwicklungen auf dem Markt für schwefelbasierte Batterien
September 2022: NGK Insulators, Ltd wurde mit einem Vertrag für ein 11,4 MW/69,6 MWh Natrium-Schwefel-System ausgezeichnet. Das System wird in der Tsu LNG-Station in der Präfektur Mie, Japan, eingesetzt.
Januar 2022: Lyten Inc. und das U.S. Verteidigungsministerium haben eine Vereinbarung unterzeichnet. Diese Vereinbarung zielt darauf ab, die Lithium-Schwefel-Batterien für kommerzielle und nationale Sicherheitszwecke zu verbessern.
Die Vorteile von Lithium-Schwefel-
Schlussfolgerung
Lithium-Ionen-Batterien erreichen ihren technologischen Fortschritt. Li-S-Batterien haben sich als Lösung für die Einschränkungen herkömmlicher Lithium-Ionen-Batterien herauskristallisiert. Forscher versuchen, die aktuelle Herausforderung der kurzen Batterielebensdauer, die durch das Polysulfid-Shutting verursacht wird, durch den Einsatz von Sulfid-Festkörperelektrolyten (SSEs) zu lösen. Li-S-Batterien haben eine hohe Energiedichte, verbesserte Sicherheit, Kosteneffizienz und der in Batterien verwendete Schwefel ist ein industrielles Nebenprodukt.
Autor: Abhishek Saini
Für weitere Details kontaktieren Sie:
UnivDatos Market Insights
C80B, Sector-8, Noida,
Uttar Pradesh 201301
Für umsatzbezogene Anfragen erreichen Sie uns bitte unter [email protected]