Los últimos logros en bioenergía
Cui Guanglei, líder del equipo de energía biónica y sistema de almacenamiento de energía del Instituto de Bioenergía y Procesos de Qingdao de la Academia de Ciencias de China, y otros han logrado una serie de nuevos avances en el campo de la energía de biomasa marina. investigación de materiales. Los resultados relevantes se publicaron en ACS Appl Mater Interfaces, J. Electrochem Soc., Electrochim Acta, J Mater Chem y otras revistas, y tiene varias patentes de invención autorizadas.
Utilice materiales de celulosa de biomasa y materiales poliméricos resistentes a la temperatura para preparar separadores de baterías de energía compuestos mediante tecnología de procesamiento de telas no tejidas de bajo costo (ACS Appl Mater Interfaces 2013, 5, 128-134.), que es A diferencia de los materiales poliméricos tradicionales, en comparación con los separadores de olefinas, se utiliza celulosa de biomasa como materia prima, que es económica y ecológica. Al mismo tiempo, debido a su polaridad y estructura química y física únicas, el separador tiene buena humectabilidad del electrolito, alta porosidad y conductividad iónica, resistencia mecánica adecuada y excelente resistencia a altas temperaturas. A través de la innovación integrada en el diseño del material del separador y el proceso de moldeo, el equipo resolvió los problemas técnicos clave de los separadores de baterías de energía, construyó un sistema de tecnología de industrialización de separadores de baterías de energía de bajo costo y alto rendimiento y obtuvo tres patentes de invención autorizadas en el campos de preparación de materiales y equipos básicos.
El desarrollo de sistemas separadores compuestos intrínsecamente retardantes de llama de bajo costo es de gran importancia para mejorar el rendimiento de seguridad de las baterías eléctricas. El separador compuesto de poliarilsulfonamida/alginato de sodio/sílice desarrollado por el equipo tiene una alta porosidad y tasa de absorción de electrolitos, excelentes propiedades retardantes de llama y resistencia a altas temperaturas (J. Electrochem. Soc., 2013, 160 (6), A769-A774). Las baterías de iones de litio ensambladas con este separador compuesto a base de poliarilsulfona amida se pueden cargar y descargar rápidamente incluso cuando se usan a una temperatura de 120 °C. Este separador compuesto a base de poliarilsulfona amida es particularmente adecuado para baterías de iones de litio de alta seguridad. Esta tecnología de separador con derechos de propiedad intelectual independientes promoverá el desarrollo de la industria de separadores de baterías de alta gama de mi país.
Los aglutinantes a base de aceite (como el fluoruro de polivinilideno) se utilizan ampliamente en la producción de piezas polares de baterías de iones de litio, pero se utiliza una gran cantidad de dimetilpirrolidona como disolvente en el proceso de preparación de la suspensión, lo que aumenta El costo de producción es alto, también contaminará el medio ambiente y tiene un módulo de Young bajo, alta fragilidad, poca flexibilidad y baja resistencia a la tracción. Las láminas de electrodos preparadas con esto como aglutinante son propensas a "pérdida de material" durante la carga y. Durante el proceso de descarga, la lámina del electrodo también es propensa a sufrir secciones transversales y grietas causadas por la tensión interna en la pieza polar. Los materiales de biomasa marina, como el polisacárido de algas y la quitina, tienen excelentes propiedades de unión, pero sus propiedades de formación de película no son buenas. El equipo desarrolló un nuevo aglutinante a base de agua de biomasa marina de alto rendimiento modificando funcionalmente los materiales de biomasa marina para mejorar las propiedades de formación de película y la estabilidad electroquímica. El aglutinante tiene un módulo elástico alto, es económico y respetuoso con el medio ambiente, y puede resistir la expansión y contracción de partículas de material activo hasta cierto punto durante el ciclo del electrodo. Es especialmente adecuado para materiales de electrodos de alta densidad de energía a base de silicio y alta. -materiales potenciales del cátodo. La investigación y el desarrollo de materiales adhesivos a base de agua altamente estables proporcionan importantes materias primas y soporte técnico para el proceso de producción verde de baterías de litio y desempeña un importante papel de apoyo en la promoción del desarrollo de grupos industriales azules. Actualmente, esta investigación ha solicitado 4 patentes de invención.
El hexafluorofosfato de litio en los electrolitos tradicionales tiene condiciones de preparación duras, alto costo, mala estabilidad térmica y es extremadamente sensible al agua. El equipo utilizó materias primas de biomasa para diseñar y sintetizar una nueva sal polimérica de borato de litio de base biológica (Electrochim Acta 2013, 92, 132-138.), que tiene una excelente resistencia al calor, un alto número de migración de iones de litio y conductividad iónica. Las baterías de energía proporcionan un sistema de electrolito seguro y resistente a altas temperaturas. El electrolito de polímero puede mejorar en gran medida el rendimiento de seguridad de la batería. Esta investigación ha solicitado 2 patentes de invención.
Basado en el progreso tecnológico de los separadores de alto rendimiento, aglutinantes y sales de electrolitos, se utilizan como materiales de electrodos materiales compuestos de nitruro metálico de alta capacidad específica con buen rendimiento de inserción de litio, y se utiliza tecnología avanzada de inserción previa al litio. utilizado para optimizar La composición de los aditivos traza en el electrolito, complementada con un separador de desarrollo propio, reduce la resistencia interna del condensador, mejora la estabilidad de la interfaz electrolito/separador, mejora el rendimiento del ciclo del supercondensador, construye un supercondensador con alta densidad de energía, y desarrolla un producto con densidad de energía y es una batería de almacenamiento de energía respetuosa con el medio ambiente que es comparable a las baterías de plomo-ácido y tiene un excelente rendimiento de costos (J Mater Chem, 2012, 22, 24918; J. Mater Chem A, 2013, 1, 5949; ACS Nano, 2013, DOI: 10.1021/nn401402a). Actualmente, el equipo está optimizando la estructura del dispositivo condensador y espera desarrollar dispositivos de almacenamiento de energía de condensadores de iones de litio con mejor rendimiento. La investigación en este campo ha obtenido 4 patentes de invención.
La investigación anterior cuenta con el apoyo del Proyecto Nano Piloto de la Academia China de Ciencias, los Proyectos Especiales de Ciencia y Tecnología "973" y "863" del Ministerio de Ciencia y Tecnología, la Fundación Nacional de Ciencias Naturales de China, y la investigación empresarial sobre materiales energéticos de biomasa marina.