Da Fragen wie Lithiumvorkommen, Batteriesicherheit und Umweltfreundlichkeit immer mehr in den Vordergrund rücken, widmet die Industrie der Anwendung von Lithium immer mehr Aufmerksamkeit. Speicherung erneuerbarer Energien. In den letzten Jahren gab es viele neue Durchbrüche in der neuen Batterietechnologie, um Lithium zu ersetzen.
1. Unzulänglichkeiten von Lithiumbatterien
- Sicherheit
Lithium ist ein hochreaktives und entflammbares Metall. Daher müssen Lithiumbatterien bei einer geeigneten Temperatur und unter Bedingungen aufbewahrt werden, die eine Überladung oder einen Kurzschluss ausschließen, da es sonst zu Kettenreaktionen wie einem thermischen Durchgehen oder sogar zu einem Brand oder einer Explosion kommen kann.
- Knappheit
Lithium ist ein wichtiger Bestandteil von Lithiumbatterien, aber die Lithiumressourcen auf der Erde sind begrenzt. Künftige Energiespeicherbatterien dürfen sich nicht zu sehr auf Lithiumressourcen oder neue Batterietechnologien als Ersatz für Lithium verlassen.
- Nachhaltigkeit
Lithiumbatterien erfordern einen umweltschädlichen Abbau von Metallen wie Lithium, Kobalt und Nickel, während eine Verunreinigung durch wasserlösliche Bleischwermetallionen nicht zu vermeiden ist.
Derzeit sind 70% der weltweiten Lithiumvorkommen in Südamerika verteilt, und 80% der Lithiumvorkommen meines Landes sind von Importen abhängig, wie ups-Lithium-Batterie.
In Zukunft wird es für Lithiumbatterien schwierig sein, den Bedarf der beiden großen Industriezweige Elektrofahrzeuge und Energiespeicherung im Netz durch neue Batterietechnologien zu decken, die Lithium ersetzen.
- Dauerhaftigkeit
Die Leistung von Lithiumbatterien nimmt mit der Zeit ab. Verschiedene chemische und physikalische Belastungen reduzieren die Anzahl der in der Batterie verfügbaren Lithium-Ionen und ihre Fähigkeit, eine Ladung zu halten, innerhalb der neuen Batterietechnologie, die Lithium ersetzen soll.
2. Neue Batterietechnologie als Ersatz für Lithium
- Wässrige Zink-Ionen-Batterie:
Zink-Ionen-Batterien sind eine neue Batterietechnologie, die in den letzten Jahren entwickelt wurde, um Lithium durch wässrige Batterien zu ersetzen. Im Vergleich zu herkömmlichen Lithium-Batterien haben wässrige Zink-Ionen-Batterien die Vorteile einer hohen Energiedichte im Vergleich zu Energiedichte von Lithium-BatterienSie zeichnen sich durch ein effizientes und sicheres Entladeverfahren, einfache Batteriematerialien und ein einfaches Herstellungsverfahren aus und sind besser als chemische Lithiumbatterien.
Die Eigenschaften sind stabiler und der Kostendruck bei den Rohstoffen ist geringer. Es hat einen hohen Anwendungswert und gute Entwicklungsperspektiven in den Bereichen der Leistungsbatterien, Speicherung von Energie über einen längeren ZeitraumUnterhaltungselektronik, flexible tragbare Elektronik, groß angelegte Energiespeicherung usw. Zum Beispiel erfordert die Speicherung von großflächiger photovoltaischer Stromerzeugung einen niedrigen Preis und hohe Sicherheit, und wässrige Zink-Ionen-Batterien sind eine gute Wahl.
- Natrium-Ionen-Batterie:
Natrium und Lithium gehören zur gleichen neuen Batterietechnologie, die Lithium ersetzen soll, und beide zeigen im Batteriebetrieb ein ähnliches elektrochemisches Lade- und Entladeverhalten wie ein "Schaukelstuhl". Die Reserven von Natrium sind weitaus größer als die von Lithium.
Das Salz im Meer kann zur Gewinnung von Natrium verwendet werden, was die Produktionskosten von Batterien senken kann. Gleichzeitig ist die elektrochemische Leistung von Natrium-Ionen-Batterien relativ stabil, sie lassen sich leicht passivieren und während des thermischen Durchgehens deaktivieren, und ihre experimentelle Sicherheitsleistung ist eine neue Batterietechnologie, um Lithium zu ersetzen, besser als die von Lithium-Ionen-Batterien.
- Lithium-Schwefel-Batterie:
Lithium-Ionen-Batterien verwenden Kobalt in ihren Anoden, aber Kobalt ist schwer zu bekommen. Lithium-Schwefel-Batterien (Li-S) können dieses Problem lösen, indem sie Schwefel als Kathodenmaterial verwenden. Neben dem Ersatz von Kobalt bieten Lithium-Schwefel-Batterien mehrere Vorteile, nämlich eine höhere Energiedichte und niedrigere Produktionskosten.
Das größte Problem der derzeitigen Lithium-Schwefel-Batterien ist ihre schnelle Abbaugeschwindigkeit. Obwohl Lithium-Schwefel-Batterien bereits in der Solarenergie und in der Luftfahrt eingesetzt werden, ist weitere Forschung erforderlich, um diese Technologie für alltägliche elektronische Produkte nutzbar zu machen.
- Festkörperbatterie:
Festkörperbatterien verwenden feste anorganische Elektrolyte und können in der neuen Batterietechnologie, die Lithium ersetzen soll, rauen Umgebungen und starken Temperaturschwankungen standhalten. Festkörperbatterien haben nicht nur ein geringeres Brandrisiko, sondern können auch mehr Energie speichern als Lithiumbatterien. Die höhere Leitfähigkeit von Festelektrolyten führt auch zu schnelleren Ladezeiten, so dass Geräte, die diese Technologie verwenden, eine höhere Kapazität und Ladegeschwindigkeit aufweisen.
- Wasserstoff-Brennstoffzelle:
Wasserstoff-Brennstoffzellen sind zwar nicht genau dasselbe wie wiederaufladbare Lithiumbatterien, aber sie sind zu einer beliebten Alternative für die Versorgung mit sauberer Energie geworden. Das Prinzip besteht darin, gespeicherten Wasserstoff mit Luftsauerstoff zu kombinieren, um Strom und Wasserdampf zu erzeugen.
Die bei der Reaktion entstehenden Nebenprodukte sind völlig umweltfreundlich. Allerdings haben Wasserstoff-Brennstoffzellen auch einige Mängel. So muss für den Einsatz in der Automobilindustrie ein Netz von Wasserstofftankstellen aufgebaut werden, und der Bau von Wasserstoff-Brennstoffzellen ist auch recht teuer. Derzeit gibt es nicht viele Regionen, die über die nötige Infrastruktur für die Versorgung mit Wasserstofftanks verfügen. Hier finden Sie weitere Informationen über Balkon-Solarspeichersystem.
- Wässrige Magnesiumbatterie:
In einem Versuch, die Gefahren und Risiken von wiederaufladbaren Batterien zu verringern, haben einige Forscher vorgeschlagen, Magnesiumionen als Ladungsträger zu verwenden. Die Vorteile liegen darin, dass Magnesium reichlich vorhanden ist und eine höhere ionische Ladung als Lithium aufweist, um Lithium in der neuen Batterietechnologie zu ersetzen. Dies bedeutet, dass mit der gleichen Batteriegröße eine höhere Energiedichte erzielt werden kann. Außerdem können wässrige Elektrolyte (Wasser) anstelle von brennbaren organischen Flüssigkeiten verwendet werden.
Wässrige Magnesiumbatterien sind zwar vielversprechend, befinden sich aber noch in einem frühen Stadium der Forschung. Die Technologie stößt auf mehrere Einschränkungen, die verhindern, dass sie schnell zu einem Ersatz für Lithium-Ionen-Batterien wird.
So können beispielsweise die vorhandenen Kathodenmaterialien, die für Lithium geeignet sind, nicht für Magnesium verwendet werden. Die Verwendung eines wässrigen Elektrolyten begrenzt die maximale Spannung der Batterie, da Wasser bei höheren Spannungen zerfällt.
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