Динамикалық литий-ионды аккумуляторды дамыту үшін кешенді өнімділікті ескеру қажет жасыл қайта өңдеу жақын

Авторы: Iflowpower –Портативті электр станциясының жеткізушісі

менің елімнің жаңа энергетикалық автомобиль өнеркәсібі көтерілді, бұл динамикалық литий-ионды аккумуляторлар технологиясының қарқынды дамуына түрткі болды және қуатты литий-ионды батареялардың жұмыстан шығуы барлық мүдделі тараптарды ынталандырды. 1 тамызда «Жаңа энергияның автомобиль қуатының аккумуляторын қайта өңдеуді басқару туралы уақытша ережелер» («Қайта өңдеуді қадағалау ережелері» деп аталады) ресми түрде жүзеге асырылады, өңделген жауапкершілікті кеңейту жүйесін енгізуге баса назар аударады, авто өңдеуші компаниялардан негізгі талаптарды қабылдауды талап етеді. қуат сақтайтын батареяларды қайта өңдеу жауапкершілігі. Бұл ереже ресурстардың қалдықтары мен қоршаған ортаның ластануын ескертеді.

У Фэн, менің елім инженерлік академиясының академигі және Бейжің технологиялық институтының «Жасыл энергетика» ғылыми-зерттеу институтының директоры Ву Фэн журналистерге берген сұхбатында литий-өнеркәсіптік өнеркәсіптерді дамытып, озық аккумуляторды жоғары тиімді пайдалануды айтты. технологияларды зерттеу және дамыту және литий ресурстары. Қуатты литий-иондық батареяларды қалпына келтіру үшін сіз жасыл қалпына келтіру әдістерін қолдануға тырысуыңыз керек, ал күзетшілер қоршаған ортаны екінші ретті ластады. Шекаралық бөлшектену Көп партиялылық 2000 жылдың басынан басталады, менің елімнің электрлік автомобиль жобасы, ғылым және технология министрі Сюй Гуанхуа электромобильдердің кілті аккумулятор екенін атап өтті.

Қазіргі уақытта литий-ионды батареялар барлық мүдделі тараптардың ыстық нүктелеріне айналды. Ву Фэнде литий-иондық аккумулятор қазіргі халықаралық жарыс болып табылатын ыстық нүктеге айналды, ол қазіргі халықаралық жарысқа айналды және қазіргі халықаралық бәсекелестікке айналды. Байланыс (5G), электр көліктері, энергия сақтау электр станциялары және қауіпсіздік сияқты негізгі байланыстар.

Жақында NASA (NASA) әзірлеген X-57 таза электрлік ұшақ жобасы 3 жыл бойы жүзеге асырылды, сондықтан бірінші ұшу ауаға нөлдік шығарындыларға қол жеткізу болып табылады, ал коммерцияландыруды коммерцияландыру қиынырақ болды. дамыту. менің елімнің жаңа энергетикалық автокөлік субсидиялары субсидияны ұсынды. Биылғы жылы Қаржы министрлігі, Индустрия министрлігі, Ғылым және технология министрлігі және Даму және реформалар жөніндегі комиссия бірлесіп «Жаңа энергетикалық автокөлікті ынталандыру және қаржылық субсидиялау саясатын пайдалану туралы хабарламаны» және таза электрлік жолаушыларды субсидиялауды жариялады. автомобильдер сырғана бастады және литий иондары батареяның энергия тығыздығына қойылатын талаптар одан әрі жақсарды.

Ву Фэн динамикалық литий-иондық аккумуляторлар мен жаңа энергетикалық көліктерді дамыту нарықты дамыту қажеттіліктерін қанағаттандыруға ұмтылуы керек деп санайды. Ел нарықтардағы одан әрі сұранысты қанағаттандыра отырып, батареяның ұзағырақ қызмет ету мерзіміне қол жеткізу үшін тығыздығы жоғары батареяларды ынталандыруға мүдделі. 2020 жылғы субсидиялар жойылады, бұл аккумуляторлық және жаңа энергетикалық көліктерді нарықтың дамуы мен сұранысына жақсырақ бейімдеудің шұғыл жолы.

«13-бестіктен» бастап энергетикалық-литий-иондық аккумулятордың энергия тығыздығы көрсеткіштерінің даму үрдісі жоғары және жоғары болды. 2015 динамикалық литий-ионды аккумулятордың энергия тығыздығының индексі 120 ~ 180 ватт/кг, материал жүйесі литий темір фосфатына - графитке, термер материалы - графитке тығыз. Жақында, 2020 жаңа буын қуатты литий-ионды аккумулятордың энергия тығыздығы көрсеткіштері: литийге бай материал - кремний көміртегі теріс электродты батареяның өзегі 300 Вт / кг құрайды.

Перспективада орташа (2025) 400 Вт/кг, ұзын (2030) 500 Вт/кг жетеді. Соңғы жылдары аккумулятордың негізгі материалдары мен әдістері керемет, бірақ әлі де жетілдіруге мүмкіндік бар. Мұнда ол қауіпсіздікті, энергия тығыздығын, қуат тығыздығын, қызмет ету мерзімін, құнын және т.б. қоса алғанда, кешенді өнімділікті жақсартуға қатысты.

Жаңа энергетикалық автокөлік нарықтарының дамуын жақсырақ қанағаттандыру үшін тек аккумулятордың жалпы өнімділігі жақсарды. Техникалық тұрғыдан алғанда, литий-иондық аккумуляторлар энергиямен қарапайым болуы керек, бірақ жоғары көрсеткіштерді орындау қиын, өйткені әртүрлі жағдайлардың шектеулерін ескеру қажет. Ву Фэн үш өлшемді позитивті материалды және силиконды көміртекті теріс электрод материалын пайдалану энергия тығыздығы 319 ватт / кг жоғары коэффициентті энергия литий-ионды батареяны дайындауға болады деп санайды.

Дегенмен, динамикалық литий-ионды аккумулятордың энергия тығыздығы оң және теріс электрод материалына қосымша артып келеді және қолданылатын электролиттің қаупі артып келеді, ал литий-ионды батареяның тәуекелінің бірі электролит болып табылады. Осы мақсатта динамикалық литий-иондық аккумулятордың тығыздығын көре отырып, индустрияландырудың кейбір көрсеткіштерін орындауды да ескеру қажет. Әсіресе негізгі көрсеткіштердің батарея энергиясының тығыздығы ретінде қауіпсіздікті, циклді және ұлғайтуды, мысалы, энергияны, циклді және үлкейтуді және т.б.

Шын мәнінде, қазіргі заманғы жоғары арнайы энергия батареяларын зерттеу саладағы ең интуитивті технология болып табылады. Ву Фэн ұлттық 973 литий-иондық аккумуляторды зерттеу жобасымен айналысады, 2002 жылдан бастап мен үшінші кезеңді бастан өткердім. Жобада полиионды әсерлермен үйлесетін «жеңіл элементтер, көп электронды жауап» материалдарын зерттеу, жоғары белсенді электродтық материалдарды әзірлеу және жоғары спецификалық екінші батареяның жаңа жүйесін құру қажет.

Қайта өңдеу байланысы жасыл технология болуы керек, екінші аккумулятор өндірісі күрт өсті, ол халық шаруашылығының және халық өмірінің әртүрлі санаттарына еніп кетті. Батареяның қоғамға үлкен ортасы мен ресурстық қысымы бар. Зерттеулер көрсеткендей, 1 20 грамм ұялы телефон батареясы 3 стандартты бассейннің суын ластауы мүмкін; егер ол жерге тасталса, ол шамамен 50 жыл бойы 1 шаршы шақырым жерді ластауы мүмкін.

Ву Фэнде, егер ол табиғи ортаға бірнеше тонна электрлі көлік қуатын литий-ионды батареяларды тастаса, ауыр металдар мен химиялық заттардың көп мөлшері табиғатқа еніп, қоршаған ортаны ластайды. Бұл ықтимал ластану жасырын қауіп-қатерлер үлкен сомасы бар, өйткені, қуат литий-ионды батарея өнеркәсібі қайта өңдеу механизмдерінің қадамын жеделдету емес болып табылады. Қуатты литий-ионды батареяларды қайта өңдеу жұмыстары барған сайын артып келеді.

Жаһандық ауқымда Ву Фэннің болжамы бойынша, 2020 жылға дейін жаһандық қалдық литий-иондық батареялардың саны шамамен 25 миллиардқа жетеді. Қоршаған ортаға кері әсері барған сайын ауыр болады, литий ресурстары да әлсіз және динамикалық литий болады. -иондық батареяны қалпына келтіру жақын арада. Осы тұрғыда «Recycling» 1 тамызда қонуға жақын.

Қуатты литий-ионды аккумулятордың жалпы қызмет ету мерзімі шамамен 20 жыл, бірақ жалпы сыйымдылығы 80%-ға дейін төмендейді және жұмыстан шығады және пайдалану уақыты шамамен 3-8 жыл. Әлемдегі ең үлкен жаңа энергетикалық автокөлік нарығы ретінде Ву Фэн бүкіл саланың қуаты литий-ионды аккумуляторлардың қалдықтарын дамыту арқылы белгіленуі керек деп санайды. Динамикалық литий-ионды батареяны қалпына келтіру шығын мәселесін қамтиды.

Өйткені, литий ресурстары мен кобальт ресурстары қалпына келмейтін ресурстар болып табылады, сондықтан батареялардың қалдықтарын қайта өңдеу және ресурстарды жаңарту маңызды экономикалық және әлеуметтік артықшылықтарға ие. Мысал ретінде Жапонияны алайық, ол қалдық металдар арқылы өндірілді, алтынның жылдық алынуы әлемдегі ең ірі Оңтүстік Африка өндірісінен, күміс өндірісі әлемдегі ең көп таралған Польшадан асып түседі. Қайта өңдеу технологиясына келетін болсақ, қазіргі уақытта үйде және шетелде жасанды өнер технологиясы көбірек бар, бұл күшті қышқылды қалпына келтіруде қайталама ластануды болдырмау қиын.

Ву Фэн командасы табиғи органикалық қышқылдарды қалпына келтіру технологиясын қабылдады, қазіргі күшті қышқылмен, күкірт қышқылымен және шетелдегі азот қышқылымен салыстырғанда, жасыл түсті, бұл экстракция және экстракция уақытында күшті қышқыл деңгейінен жақсы болды және қалдықтарды жүзеге асырды. Литий-иондық батареяны жасыл тиімді қайта өңдеу. Оң материал үшін ол бастапқыда табиғи органикалық қышқылдардағы (лимон қышқылы, алма қышқылы, аскорбин қышқылы және т.б.) қалдық батареялардағы металл иондарын қалпына келтіру үшін пайдаланылды.

), ал литий иондары мен кобальт иондарының сығындылары 90%-дан астам болды. Жақында қабылданған табиғи янтарь қышқылы, экстракция жылдамдығы 94% -дан 99% -ға дейін өсті, ал шығарылған батарея материалы да талаптарға жетті және білікті оң материалды дайындауға болады. Теріс электродтық материалдар үшін бастапқы идея - көміртегі терісін қайта өңдеу үнемді емес, Солтүстік жұмысшылар командасының идеясы - литий-ионды батареялардың қалдықтарын теріс қалпына келтіру.

Көміртекті адсорбенттерді қалай дайындау керек, фосфоры жоғары ағынды суларға қолданылады. Қазіргі уақытта фосфор адсорбциясының мөлшері 588 мкг/г дейін жоғары көміртекті адсорбенттердің бірі болып табылады, ал ағынды сулардан кейінгі адсорбентті топырақтың тұрақты босату тыңайтқышы ретінде де қолдануға болады. Ву Фэннің пікірінше, жаңа жасыл қайталама батареяларды әзірлеу негізгі материал технологиясындағы инновациялар мен прогреске сүйене отырып, екінші реттік батареяның қатты электролиттік материалдарынан және никель-сутегі батареясының сутегі сақтау материалдарынан туындады.

Бейжің технологиялық университетінің, Ухань университетінің, Цинхуа университетінің және басқа бөлімшелердің сарапшылары басқаратын топ 2002 жылдан бастап бүгінгі күнге дейін 16 жыл бойы ынтымақтастықта болды. Көптеген жылдардағы кез келген байланысты тәжірибе: инновация гипер емес, жақсы уақыт өткізуге өте ынталы болуы мүмкін емес, әйтпесе ол гүлдейді; индустриялық дамудың дамуы нарыққа байланысты, ұзақ жасай алмайды, әйтпесе бұлт түтін болады. .