ليتيم ايئر بيٽرين ۽ ليٿيم سلفر بيٽرين جي بنيادي اصولن کي سمجهڻ لاءِ هڪ مضمون

01 ليٿيم ايئر بيٽريون ۽ ليٿيم سلفر بيٽريون ڇا آهن؟

① لي ايئر بيٽري

ليتيم-ايئر بيٽري آڪسيجن کي مثبت اليڪٽرروڊ ريڪٽينٽ ۽ ڌاتو ليتيم کي منفي اليڪٽرروڊ طور استعمال ڪري ٿي.ان ۾ هڪ اعلي نظرياتي توانائي جي کثافت (3500wh/kg) آهي، ۽ ان جي حقيقي توانائي جي کثافت 500-1000wh/kg تائين پهچي سگهي ٿي، جيڪا روايتي ليتيم آئن بيٽري سسٽم کان تمام گهڻي آهي.Lithium-ايئر بيٽرين مثبت electrodes، electrolytes ۽ منفي electrodes مان ٺهيل آهن.غير آبي بيٽري سسٽم ۾، خالص آڪسيجن في الحال رد عمل گيس طور استعمال ڪيو ويندو آهي، تنهنڪري ليتيم-ايئر بيٽرين کي پڻ ليتيم-آڪسيجن بيٽرين سڏيو وڃي ٿو.

1996 ۾، ابراهيم وغيره.ليبارٽري ۾ پهرين غير آبي ليٿيم ايئر بيٽري ڪاميابي سان گڏ ڪئي.ان کان پوء محقق اندروني برقي ڪيميائي رد عمل ۽ غير آبي ليتيم-ايئر بيٽرين جي ميڪانيزم تي ڌيان ڏيڻ شروع ڪيو؛2002 ۾، پڙهو وغيره.ڏٺائين ته ليتيم-ايئر بيٽرين جي اليڪٽرڪ ڪيميڪل ڪارڪردگي جو دارومدار اليڪٽرولائيٽ سولوينٽ ۽ ايئر ڪيٿوڊ مواد تي آهي؛2006 ۾، Ogasawara et al.ماس اسپيڪٽروميٽر استعمال ڪيو، اهو پهريون ڀيرو ثابت ٿيو ته Li2O2 کي آڪسائيڊ ڪيو ويو ۽ چارجنگ دوران آڪسيجن جاري ڪئي وئي، جنهن Li2O2 جي اليڪٽررو ڪيميڪل ريورسيبلٽي جي تصديق ڪئي.تنهن ڪري، lithium-ايئر بيٽرين جو تمام گهڻو ڌيان ۽ تيز ترقي حاصل ڪئي آهي.

② ليتيم سلفر جي بيٽري

 ليتيم سلفر جي بيٽري هڪ ثانوي بيٽري سسٽم آهي جنهن جي بنياد تي اعليٰ مخصوص ظرفيت واري سلفر (1675mAh/g) ۽ ليٿيم ميٽيل (3860mAh/g) جي ريورسيبل رد عمل تي ٻڌل آهي، جنهن جي سراسري ڊسچارج وولٽيج اٽڪل 2.15V آهي.ان جي نظرياتي توانائي جي کثافت 2600wh / ڪلوگرام تائين پهچي سگھي ٿي.ان جي خام مال ۾ گهٽ قيمت ۽ ماحولياتي دوستي جا فائدا آهن، تنهنڪري ان ۾ وڏي ترقي جي صلاحيت آهي.ليتيم سلفر بيٽرين جي ايجاد 1960ع جي ڏهاڪي ۾ ٿي سگهي ٿي، جڏهن هربرٽ ۽ اولم بيٽري پيٽنٽ لاءِ درخواست ڏني هئي.هن ليتيم سلفر جي بيٽري جو پروٽوٽائپ استعمال ڪيو ليٿيم يا ليٿيم الائي کي منفي اليڪٽرروڊ مواد طور، سلفر کي مثبت اليڪٽرروڊ مواد جي طور تي ۽ aliphatic saturated amines مان ٺهيل آهي.اليڪٽرولائٽ جو.ڪجھ سالن کان پوء، ليٿيم سلفر بيٽرين کي نامياتي سالوينٽس متعارف ڪرائڻ سان بهتر ڪيو ويو جهڙوڪ PC، DMSO، ۽ DMF، ۽ 2.35-2.5V بيٽريون حاصل ڪيون ويون.1980 جي ڏهاڪي جي آخر تائين، ايٿر ليٿيم-سلفر بيٽرين ۾ ڪارائتو ثابت ٿيا.ايندڙ مطالعي ۾، ايٿر تي ٻڌل اليڪٽرولائٽس جي دريافت، اليڪٽرولائٽ اضافو طور LiNO3 جو استعمال، ۽ ڪاربان / سلفر جامع مثبت اليڪٽرروڊس جي تجويز ليتيم سلفر بيٽرين جي تحقيقاتي بوم کي کوليو آهي.

02 ليتيم ايئر بيٽري ۽ ليتيم سلفر بيٽري جو ڪم ڪندڙ اصول

① لي ايئر بيٽري

استعمال ٿيل اليڪٽرولائٽ جي مختلف رياستن جي مطابق، ليتيم-ايئر بيٽرين کي آبي نظام، نامياتي نظام، پاڻي-نامياتي هائبرڊ سسٽم، ۽ سڀ-مضبوط رياست ليتيم-ايئر بيٽرين ۾ ورهائي سگهجي ٿو.انهن مان، پاڻي جي بنياد تي اليڪٽرولائٽس استعمال ڪندي ليتيم ايئر بيٽرين جي گهٽ مخصوص گنجائش جي ڪري، ليتيم ڌاتو جي حفاظت ۾ مشڪلاتون، ۽ سسٽم جي خراب موٽڻ، غير آبي نامياتي ليتيم-ايئر بيٽرين ۽ تمام سولڊ اسٽيٽ ليٿيم-ايئر. هن وقت بيٽرين کي وڌيڪ وڏي پيماني تي استعمال ڪيو ويندو آهي.تحقيق.غير آبي ليٿيم ايئر بيٽريون پهريون ڀيرو 1996 ۾ ابراهيم ۽ زي جيانگ پاران تجويز ڪيون ويون. خارج ٿيڻ جي رد عمل جي مساوات تصوير 1 ۾ ڏيکاريل آهي. چارج رد عمل ان جي ابتڙ آهي.اليڪٽرولائٽ بنيادي طور تي نامياتي اليڪٽرولائيٽ يا سولڊ اليڪٽرولائٽ استعمال ڪندو آهي، ۽ خارج ٿيڻ واري پيداوار خاص طور تي Li2O2 آهي، پيداوار اليڪٽرولائٽ ۾ اگھليل آهي، ۽ ايئر مثبت اليڪٽرروڊ تي جمع ڪرڻ آسان آهي، ليتيم ايئر بيٽري جي خارج ٿيڻ جي صلاحيت کي متاثر ڪري ٿو.

ليٿيم-ايئر بيٽرين ۾ الٽرا اعلي توانائي جي کثافت، ماحولياتي دوستي ۽ گهٽ قيمت جا فائدا آهن، پر انهن جي تحقيق اڃا ابتدائي مرحلي ۾ آهي، ۽ اڃا تائين ڪيترائي مسئلا حل ٿيڻا آهن، جهڙوڪ آڪسيجن جي گھٽتائي جي رد عمل جي ڪيٽيليسس، آڪسيجن پارمميبلٽي ۽ ايئر اليڪٽرروڊس جي هائيڊروفوبيسيٽي، ۽ ايئر اليڪٽروڊز جي غير فعال ٿيڻ وغيره.

② ليتيم سلفر جي بيٽري

ليٿيم-سلفر بيٽريون بنيادي طور تي عنصر سلفر يا سلفر تي ٻڌل مرکبات کي بيٽري جي مثبت اليڪٽرروڊ مواد طور استعمال ڪن ٿيون، ۽ دھاتي ليٿيم خاص طور تي منفي اليڪٽرروڊ لاءِ استعمال ٿيندو آهي.خارج ٿيڻ واري عمل دوران، منفي اليڪٽرروڊ تي واقع ڌاتو ليتيم کي آڪسائيڊ ڪيو ويندو آهي ته جيئن هڪ اليڪٽران وڃائجي ۽ ليتيم آئنز پيدا ٿئي.پوءِ اليڪٽران خارجي سرڪٽ ذريعي مثبت اليڪٽرروڊ ڏانهن منتقل ڪيا ويندا آهن، ۽ پيدا ٿيل ليٿيم آئنز پڻ اليڪٽرولائٽ ذريعي مثبت اليڪٽرروڊ ڏانهن منتقل ڪيا ويندا آهن ته جيئن سلفر سان رد عمل ڪري پولي سلفائيڊ ٺاهي.Lithium (LiPSs)، ۽ ان کان پوء وڌيڪ رد عمل ليتيم سلفائيڊ پيدا ڪرڻ لاء خارج ٿيڻ واري عمل کي مڪمل ڪرڻ لاء.چارج ڪرڻ جي عمل دوران، LiPSs ۾ ليٿيم آئنز اليڪٽرولائٽ ذريعي منفي اليڪٽرروڊ ڏانھن موٽندا آھن، جڏھن ته اليڪٽران ھڪ خارجي سرڪٽ ذريعي منفي اليڪٽرروڊ ڏانھن موٽندا آھن ته جيئن ليٿيم آئنز سان ليٿيم ڌاتو ٺھي، ۽ LiPSs کي مڪمل ڪرڻ لاءِ مثبت اليڪٽرروڊ تي سلفر تائين گھٽ ڪيو وڃي. چارج ڪرڻ جو عمل.

ليٿيم-سلفر بيٽرين جو ڊسچارج عمل بنيادي طور تي سلفر ڪيٿوڊ تي ملٽي اسٽيپ، ملٽي اليڪٽران، ملٽي فيز ڪمپليڪس اليڪٽرڪ ڪيميائي رد عمل آهي، ۽ LiPSs مختلف زنجير جي ڊگھائي سان چارج ڊسچارج جي عمل دوران هڪ ٻئي ۾ تبديل ٿي ويندا آهن.خارج ٿيڻ واري عمل دوران، مثبت اليڪٽرروڊ تي جيڪو رد عمل ٿي سگھي ٿو ان کي شڪل 2 ۾ ڏيکاريو ويو آھي، ۽ منفي اليڪٽرروڊ تي رد عمل تصوير 3 ۾ ڏيکاريو ويو آھي.

ليتيم سلفر بيٽرين جا فائدا تمام پڌرا آهن، جيئن ته تمام گهڻي نظرياتي صلاحيت؛مواد ۾ ڪو آڪسيجن نه آهي، ۽ آڪسيجن جي ارتقاء جو رد عمل نه ٿيندو، تنهنڪري حفاظت جي ڪارڪردگي سٺي آهي؛سلفر جا وسيلا گهڻا آهن ۽ عنصري سلفر سستو آهي.اهو ماحول دوست آهي ۽ گهٽ toxicity آهي.بهرحال، ليتيم سلفر بيٽرين ۾ به ڪي مشڪل مسئلا آهن، جهڙوڪ ليتيم پولسلفائيڊ شٽل اثر؛عنصري سلفر ۽ ان جي خارج ٿيڻ واري شين جي موصليت؛وڏي مقدار جي تبديلين جو مسئلو؛غير مستحڪم SEI ۽ حفاظتي مسئلا ليتيم انوڊس جي ڪري؛خود ختم ٿيڻ جو رجحان، وغيره.

ثانوي بيٽري سسٽم جي نئين نسل جي طور تي، ليتيم-ايئر بيٽرين ۽ ليتيم-سلفر بيٽرين کي تمام اعلي نظرياتي مخصوص ظرفيت جا قدر آهن، ۽ تحقيق ڪندڙن ۽ ثانوي بيٽري مارڪيٽ کان وسيع ڌيان کي وڌايو آهي.هن وقت، اهي ٻئي بيٽريون اڃا تائين ڪيترن ئي سائنسي ۽ فني مسئلن کي منهن ڏئي رهيا آهن.اهي بيٽري جي ترقي جي شروعاتي تحقيقي مرحلي ۾ آهن.اضافي طور تي بيٽري ڪيٿوڊ مواد جي مخصوص صلاحيت ۽ استحڪام کي وڌيڪ بهتر ڪرڻ جي ضرورت آهي، اهم مسئلن جهڙوڪ بيٽري جي حفاظت پڻ فوري طور تي حل ڪرڻ جي ضرورت آهي.مستقبل ۾، بيٽرين جي انهن ٻن نئين قسمن کي اڃا تائين مسلسل ٽيڪنيڪل سڌارن جي ضرورت آهي انهن جي خرابين کي ختم ڪرڻ لاءِ ته جيئن وسيع ايپليڪيشن جي امڪانن کي کولڻ لاءِ.