معرفة
الواقع الافتراضي

ما هي بطاريات الليثيوم ايون؟

أبريل 26, 2023

1. ما هي بطاريات الليثيوم أيون؟

البطارية هي مصدر طاقة كهربائية تتكون من واحدة أو أكثر الخلايا الكهروكيميائية مع التوصيلات الخارجية لتشغيل الأجهزة الكهربائية. بطارية ليثيوم أيون أو بطارية ليثيوم أيون هي نوع من البطاريات القابلة لإعادة الشحن التي تستخدم تخفيض عكسي لأيونات الليثيوم لتخزين الطاقة ويشتهر بارتفاعها كثافة الطاقة.


2. هيكل بطاريات الليثيوم أيون

بشكل عام ، تستخدم معظم بطاريات Li-ion التجارية مركبات الإقحام مثل مواد فعالة. تتكون عادة من عدة طبقات من المواد التي هي مرتبة بترتيب معين لتسهيل العملية الكهروكيميائية تمكن البطارية من تخزين وتحرير الطاقة - الأنود ، الكاثود ، المنحل بالكهرباء ، الفاصل ومجمع التيار.


ما هو الأنود؟

كعنصر من مكونات البطارية ، يلعب الأنود دورًا مهمًا في السعة ، أداء ومتانة البطارية. عند الشحن ، يكون أنود الجرافيت مسؤول عن قبول وتخزين أيونات الليثيوم. عندما تكون البطارية بعد تفريغها ، تتحرك أيونات الليثيوم من القطب الموجب إلى القطب السالب بحيث يكون يتم إنشاء التيار الكهربائي. بشكل عام هو الأنود الأكثر استخدامًا تجاريًا هو الجرافيت ، والذي في حالته الصخرية الكاملة من LiC6 يرتبط بحد أقصى سعة 1339 ج / جم (372 مللي أمبير / جم). ولكن مع تطور التقنيات الجديدة تم البحث عن مواد مثل السيليكون لتحسين كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم أيون.


ما هو الكاثود؟

يعمل الكاثود على قبول وإطلاق أيونات الليثيوم موجبة الشحنة أثناء الدورات الحالية. عادة ما يتكون من هيكل متعدد الطبقات من أكسيد طبقي (مثل أكسيد الكوبالت الليثيوم) ، بوليانيون (مثل فوسفات الحديد الليثيوم) أو إسبنيل (مثل أكسيد منغنيز الليثيوم) مغطى بمجمع شحنة (عادة مصنوع من الألمنيوم).


ما هو المنحل بالكهرباء؟

كملح الليثيوم في مذيب عضوي ، يعمل المنحل بالكهرباء كوسيط أيونات الليثيوم للتنقل بين الأنود والكاثود أثناء الشحن و التفريغ.


ما هو الفاصل؟

كغشاء رقيق أو طبقة من مادة غير موصلة ، يعمل الفاصل منع القطب الموجب (القطب السالب) والكاثود (القطب الموجب) من تقصير ، لأن هذه الطبقة قابلة للاختراق لأيونات الليثيوم ولكن ليس للإلكترونات. هو - هي يمكن أن يضمن أيضًا التدفق الثابت للأيونات بين الأقطاب الكهربائية أثناء الشحن والتفريغ. لذلك ، يمكن للبطارية الحفاظ على جهد ثابت وتقليله خطر ارتفاع درجة الحرارة أو الاحتراق أو الانفجار.


ما هو المجمع الحالي؟

تم تصميم المجمع الحالي لجمع التيار الذي تنتجه أقطاب البطارية وتنقلها إلى الدائرة الخارجية ، وهي مهم لضمان الأداء الأمثل وطول عمر البطارية. و عادة ما تكون مصنوعة من صفائح رقيقة من الألومنيوم أو النحاس.



3. تاريخ تطور بطاريات الليثيوم أيون

يعود البحث عن بطاريات Li-ion القابلة لإعادة الشحن إلى الستينيات ، وهي واحدة من أقدم الأمثلة هي بطارية CuF2 / Li التي طورتها وكالة ناسا في عام 1965. وأزمة النفط ضرب العالم في السبعينيات ، حول الباحثون انتباههم إلى البديل مصادر الطاقة ، وبالتالي فإن الاختراق الذي أنتج أول شكل من أشكال تم تصنيع بطارية Li-ion الحديثة بسبب الوزن الخفيف والطاقة العالية كثافة بطاريات الليثيوم أيون. في الوقت نفسه ، ستانلي ويتينغهام من شركة إكسون اكتشف أنه يمكن إدخال أيونات الليثيوم في مواد مثل TiS2 إلى إنشاء بطارية قابلة لإعادة الشحن. 


لذلك حاول تسويق هذه البطارية ولكن فشل بسبب التكلفة العالية ووجود الليثيوم المعدني في الخلايا. في عام 1980 ، تم العثور على مادة جديدة تقدم جهدًا أعلى وكانت أكثر من ذلك بكثير مستقرة في الهواء ، والتي سيتم استخدامها لاحقًا في أول بطارية Li-ion التجارية ، على الرغم من أنها لم تحل من تلقاء نفسها مشكلة في العام نفسه ، اخترع رشيد اليزامي جرافيت الليثيوم قطب كهربائي (أنود). ثم في عام 1991 ، أول ليثيوم أيون قابلة لإعادة الشحن في العالم بدأت البطاريات في دخول السوق. 


في عام 2000 ، كان الطلب على الليثيوم أيون زادت البطاريات حيث أصبحت الأجهزة الإلكترونية المحمولة شائعة ، مما يدفع بطاريات الليثيوم أيون لتكون أكثر أمانًا ومتانة. كانت السيارات الكهربائية تم طرحه في عام 2010 ، مما أدى إلى إنشاء سوق جديد لبطاريات الليثيوم أيون. ال تطوير عمليات ومواد تصنيع جديدة ، مثل أنودات السيليكون والإلكتروليتات الصلبة في تحسين أداء وسلامة بطاريات الليثيوم أيون. في الوقت الحاضر ، أصبحت بطاريات الليثيوم أيون ضرورية في حياتنا اليومية ، لذا فإن البحث والتطوير لمواد جديدة و التقنيات جارية لتحسين أداء وكفاءة وسلامة هذه البطاريات.



4 أنواع بطاريات الليثيوم أيون

تأتي بطاريات الليثيوم أيون في مجموعة متنوعة من الأشكال والأحجام ، وليس كلها جعلهم متساوين. عادة هناك خمسة أنواع من بطاريات الليثيوم أيون.


ل. أكسيد الكوبالت الليثيوم

يتم تصنيع بطاريات أكسيد الكوبالت الليثيوم من كربونات الليثيوم و الكوبالت وتُعرف أيضًا باسم كوبالتات الليثيوم أو بطاريات الليثيوم أيون الكوبالت. لديهم كاثود أكسيد الكوبالت وأنود كربون الجرافيت وأيونات الليثيوم الهجرة من القطب الموجب إلى القطب السالب أثناء التفريغ ، مع عكس التدفق عندما تكون البطارية مشحونة. أما بالنسبة لتطبيقها ، فهي تستخدم في الأجهزة المحمولة الأجهزة الإلكترونية والمركبات الكهربائية وأنظمة تخزين الطاقة المتجددة بسبب طاقتها النوعية العالية ، معدل التفريغ الذاتي المنخفض ، التشغيل العالي الجهد الكهربي ونطاق درجة الحرارة الواسع ، لكن انتبه لمخاوف السلامة المتعلقة باحتمالية الهروب الحراري وعدم الاستقرار على ارتفاع درجات الحرارة.


أكسيد المنغنيز الليثيوم

أكسيد المنغنيز الليثيوم (LiMn2O4) هو مادة كاثودية شائعة الاستخدام في بطاريات الليثيوم أيون ، كانت تقنية هذا النوع من البطاريات في البداية تم اكتشافه في الثمانينيات ، مع أول منشور في أبحاث المواد نشرة في عام 1983. من مزايا LiMn2O4 أنه يحتوي على حرارة جيدة الاستقرار ، مما يعني أنه من غير المرجح أن تواجه هروبًا حراريًا ، والذي هي أيضًا أكثر أمانًا من أنواع بطاريات الليثيوم أيون الأخرى. بالإضافة إلى ذلك ، المنغنيز وفيرة ومتاحة على نطاق واسع ، مما يجعلها خيارًا أكثر استدامة مقارنةً لمواد الكاثود التي تحتوي على موارد محدودة مثل الكوبالت. نتيجة ل، توجد بشكل متكرر في المعدات والأجهزة الطبية والأدوات الكهربائية والكهربائية الدراجات النارية والتطبيقات الأخرى. على الرغم من مزاياها ، LiMn2O4 أفقر استقرار ركوب الدراجات مقارنة بـ LiCoO2 ، مما يعني أنه قد يتطلب المزيد الاستبدال المتكرر ، لذلك قد لا يكون مناسبًا لتخزين الطاقة على المدى الطويل الأنظمة.


ل فوسفات الحديد الليثيوم (LFP)

يستخدم الفوسفات ككاثود في بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم ، في كثير من الأحيان المعروفة باسم بطاريات الليفوسفات. لقد أدت مقاومتهم المنخفضة إلى تحسين درجة حرارتهم الاستقرار والأمان. كما أنها تشتهر بالمتانة ودورة الحياة الطويلة ، مما يجعلها الخيار الأكثر فعالية من حيث التكلفة لأنواع الليثيوم أيون الأخرى البطاريات. وبالتالي ، كثيرا ما تستخدم هذه البطاريات في الدراجات الكهربائية وغيرها من التطبيقات التي تتطلب دورة حياة طويلة ومستويات عالية من الأمان. لكن عيوبه تجعل من الصعب التطور بسرعة. أولا ، بالمقارنة مع أنواع أخرى من بطاريات الليثيوم أيون ، فإنها تكلف أكثر لأنها تستخدم نادرة و مواد خام باهظة الثمن. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على أ جهد تشغيل أقل ، مما يعني أنها قد لا تكون مناسبة للبعض التطبيقات التي تتطلب جهدًا عاليًا. وقت الشحن الأطول يجعلها a عيب في التطبيقات التي تتطلب إعادة شحن سريعة.


أكسيد الكوبالت والمنغنيز والنيكل الليثيوم (NMC)

بطاريات الليثيوم والنيكل والمنغنيز وأكسيد الكوبالت ، والتي تُعرف غالبًا باسم NMC البطاريات ، مصنوعة من مجموعة متنوعة من المواد التي هي عالمية في بطاريات الليثيوم أيون. كاثود مكون من مزيج من النيكل والمنغنيز و الكوبالت متضمن. كثافة الطاقة العالية ، وأداء ركوب الدراجات الجيد ، و جعلها العمر الطويل الخيار الأول في السيارات الكهربائية ، تخزين الشبكة وغيرها من التطبيقات عالية الأداء التي ساهمت بشكل أكبر إلى الشعبية المتزايدة للسيارات الكهربائية وأنظمة الطاقة المتجددة. ل لزيادة السعة ، يتم استخدام إلكتروليتات وإضافات جديدة لتمكينها من ذلك شحن إلى 4.4V / خلية وأعلى. 


هناك اتجاه نحو Li-ion الممزوج بـ NMC منذ ذلك الحين النظام فعال من حيث التكلفة ويوفر أداءً جيدًا. النيكل والمنغنيز والكوبالت عبارة عن ثلاث مواد فعالة يمكن دمجها بسهولة لتناسب مجموعة واسعة مجموعة من تطبيقات أنظمة تخزين السيارات والطاقة (EES) التي تتطلب ركوب الدراجات بشكل متكرر. من خلالها يمكننا أن نرى أن عائلة NMC أصبحت أكثر متنوعة ومع ذلك ، فإن آثاره الجانبية من الهروب الحراري ومخاطر الحريق والبيئية مخاوف قد تعوق مزيد من التطوير.


ل تيتانات الليثيوم

تيتانات الليثيوم ، التي تُعرف غالبًا باسم li-titanate ، هي نوع من البطاريات التي تحتوي على عدد متزايد من الاستخدامات. بسبب تقنية النانو المتفوقة ، فهي قادرة على ذلك شحن وتفريغ سريع مع الحفاظ على جهد ثابت ، مما يجعله مناسب تمامًا للتطبيقات عالية الطاقة مثل السيارات الكهربائية والتجارية وأنظمة تخزين الطاقة الصناعية ، والتخزين على مستوى الشبكة. 


جنبا إلى جنب مع الأمان والموثوقية ، يمكن استخدام هذه البطاريات في الأغراض العسكرية والفضائية بالإضافة إلى تخزين طاقة الرياح والطاقة الشمسية والبناء الذكي شبكات. علاوة على ذلك ، وفقًا لـ Battery Space ، يمكن أن تكون هذه البطاريات يعمل في عمليات النسخ الاحتياطي الحرجة لنظام الطاقة. ومع ذلك ، تيتانات الليثيوم تميل البطاريات إلى أن تكون أغلى من بطاريات الليثيوم أيون التقليدية لعملية التصنيع المعقدة المطلوبة لإنتاجها.



5- اتجاهات تطوير بطاريات الليثيوم أيون

زاد النمو العالمي لمنشآت الطاقة المتجددة إنتاج طاقة متقطع ، مما يؤدي إلى إنشاء شبكة غير متوازنة. وقد أدى هذا إلى أ الطلب على البطاريات ، مع التركيز على انبعاثات الكربون الصفرية والحاجة إلى التحرك بعيدًا عن الوقود الأحفوري ، أي الفحم ، لإنتاج الطاقة يدفع أكثر الحكومات لتحفيز منشآت الطاقة الشمسية وطاقة الرياح. هؤلاء التركيبات تصلح لأنظمة تخزين البطاريات التي تخزن الطاقة الزائدة ولدت. 


لذلك ، الحوافز الحكومية لتحفيز بطارية ليثيوم أيون تؤدي التركيبات أيضًا إلى تطوير بطاريات أيونات الليثيوم. على سبيل المثال، من المتوقع أن ينمو حجم السوق العالمي لبطاريات NMC Lithium-Ion من الدولار الأمريكي مليون دولار في عام 2022 إلى مليون دولار أمريكي في عام 2029 ؛ من المتوقع أن ينمو بمعدل نمو سنوي مركب٪ من 2023 إلى 2029. وتزايد احتياجات التطبيقات التي تتطلب الكثير من المتوقع أن تجعل الأحمال بطاريات ليثيوم أيون من 3000-10000 أسرع شريحة متنامية خلال فترة التنبؤ (2022-2030).



6. تحليل الاستثمار لبطاريات الليثيوم أيون

من المتوقع أن تنمو صناعة بطاريات أيونات الليثيوم من 51.16 دولارًا أمريكيًا مليار دولار في عام 2022 إلى 118.15 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2030 ، مما يعرض سنويًا مركبًا بلغ معدل النمو 4.72٪ خلال فترة التنبؤ (2022-2030) الذي يعتمد على عدة عوامل.


ل تحليل المستخدم النهائي

تعتبر تركيبات قطاع المرافق محركات رئيسية لتخزين طاقة البطاريات أنظمة (BESS). من المتوقع أن ينمو هذا القطاع من 2.25 مليار دولار في عام 2021 إلى 5.99 مليار دولار في عام 2030 بمعدل نمو سنوي مركب قدره 11.5٪. تظهر بطاريات Li-ion أعلى بنسبة 34.4٪ معدل النمو السنوي المركب بسبب قاعدة نموها المنخفضة. تخزين الطاقة السكنية والتجارية القطاعات هي مناطق أخرى ذات إمكانات سوقية كبيرة تبلغ 5.51 مليار دولار في عام 2030 ، من 1.68 مليار دولار في عام 2021. يواصل القطاع الصناعي مسيرته نحو انبعاثات كربونية صفرية ، مع قيام الشركات بتقديم تعهدات صافية صفرية في العامين المقبلين عقود. تحتل شركات الاتصالات ومراكز البيانات موقع الصدارة في الحد من حدوث ذلك انبعاثات الكربون مع زيادة التركيز على مصادر الطاقة المتجددة. الجميع التي ستعزز التطور السريع لبطاريات الليثيوم أيون تجد الشركات طرقًا لضمان دعم موثوق وتوازن الشبكة.


ل تحليل نوع المنتج

نظرًا لارتفاع سعر الكوبالت ، تعد البطاريات الخالية من الكوبالت واحدة من بطاريات اتجاهات تطوير بطاريات الليثيوم أيون. الجهد العالي LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) مع كثافة الطاقة النظرية العالية هي واحدة من أكثر المنتجات الخالية من المواد المشتركة الواعدة مواد الكاثود في مزيد. علاوة على ذلك ، أثبتت النتائج التجريبية ذلك تم تحسين أداء الدراجات ومعدل C لبطارية LNMO باستخدام المنحل بالكهرباء شبه صلب. يمكن اقتراح أن COF الأنيوني قادر على ذلك تمتص بقوة Mn3 + / Mn2 + و Ni2 + من خلال تفاعل كولوم ، تقييد هجرتهم المدمرة إلى القطب الموجب. لذلك ، هذا العمل سوف تكون مفيدة لتسويق مادة الكاثود LNMO.


ل التحليل الإقليمي

ستكون منطقة آسيا والمحيط الهادئ أكبر سوق لبطاريات الليثيوم أيون الثابتة 2030 ، مدفوعا بالمرافق والصناعات. سوف تتفوق على أمريكا الشمالية و أوروبا بسوق يبلغ 7.07 مليار دولار في عام 2030 ، من 1.24 مليار دولار في 2021 بمعدل نمو سنوي مركب قدره 21.3٪. ستكون أمريكا الشمالية وأوروبا ثاني أكبر دولة نظرًا لأهدافها المتمثلة في إزالة الكربون من اقتصاداتها والشبكة على مدار اليوم التالي عقدين. ستشهد أمريكا اللاتينية أعلى معدل نمو بمعدل نمو سنوي مركب قدره 21.4٪ بسبب من حجمها الأصغر وقاعدتها المنخفضة.



7. أشياء يجب مراعاتها للحصول على بطاريات ليثيوم أيون عالية الجودة

عند شراء عاكس ضوئي للطاقة الشمسية ، لا يجب أن يكون السعر والجودة فقط في الاعتبار ، يجب أيضًا مراعاة العوامل الأخرى.


ل كثافة الطاقة

كثافة الطاقة هي مقدار الطاقة المخزنة لكل وحدة حجم. أعلى كثافة الطاقة مع وزن وحجم أقل تكون أكثر اتساعًا بين الشحن دورات.


ل السلامة

تعتبر السلامة جانبًا مهمًا آخر لبطاريات الليثيوم أيون منذ الانفجارات والحرائق التي قد تحدث أثناء الشحن أو التفريغ ، لذلك من الضروري اختر بطاريات ذات آليات أمان محسّنة ، مثل مستشعرات درجة الحرارة والمواد المثبطة.


ل النوع

أحد أحدث الاتجاهات في صناعة بطاريات الليثيوم أيون هو تطوير بطاريات الحالة الصلبة ، والتي تقدم مجموعة من الفوائد مثل كثافة طاقة أعلى ودورة حياة أطول. على سبيل المثال ، استخدام ستعمل بطاريات الحالة الصلبة في السيارات الكهربائية على زيادة مداها بشكل كبير القدرة والسلامة.

ل معدل الشحن

يعتمد معدل الشحن على مدى سرعة شحن البطارية بأمان. في بعض الأحيان ، تستغرق البطارية وقتًا طويلاً للشحن قبل استخدامها.

ل العمر

لا توجد بطارية تعمل طوال العمر الافتراضي ولكن لها تاريخ انتهاء الصلاحية. تحقق من انتهاء الصلاحية التاريخ قبل الشراء. بطاريات الليثيوم أيون بطبيعتها أطول بسبب كيميائها ولكن كل بطارية تختلف عن بعضها البعض حسب النوع والمواصفات وطريقة صنعها. سوف البطاريات عالية الجودةتدوم لفترة أطول لأنها مصنوعة من مواد دقيقة بالداخل.


معلومات اساسية
  • سنة التأسيس
    --
  • نوع العمل
    --
  • البلد / المنطقة
    --
  • الصناعة الرئيسية
    --
  • المنتجات الرئيسية
    --
  • الشخص الاعتباري
    --
  • عدد الموظفي
    --
  • قيمة الإخراج السنوي
    --
  • سوق التصدير
    --
  • تعاون العملاء
    --
Chat with Us

إرسال استفسارك

اختر لغة مختلفة
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
اللغة الحالية:العربية