Unsa ang Lithium Ion Baterya

1 Unsa ang Lithium Ion Baterya?

Ang baterya usa ka tinubdan sa kuryente nga gilangkuban sa usa o daghan pa nga mga electrochemical cell nga adunay mga eksternal nga koneksyon alang sa pagpaandar sa mga de-koryenteng aparato Ang lithium-ion o Li-ion nga baterya usa ka klase sa rechargeable nga baterya nga naggamit sa mabalik nga pagkunhod sa mga lithium ion aron magtipig enerhiya ug nabantog sa ilang taas nga density sa enerhiya.

2 Ang Istruktura sa Lithium Ion Baterya

Kasagaran kadaghanan sa mga komersyal nga Li-ion Baterya naggamit mga intercalation compound ingon mga aktibo nga materyales. Kasagaran kini naglangkob sa daghang mga lut-od sa mga materyales nga gihan-ay sa usa ka piho nga han-ay aron mapadali ang proseso sa electrochemical nga makapahimo sa baterya sa pagtipig ug pagpagawas sa enerhiya--anode, cathode, electrolyte, separator ug kasamtangang kolektor.

Unsa ang anode?

Ingon usa ka sangkap sa baterya, ang anode adunay hinungdanon nga papel sa kapasidad, pasundayag, ug kalig-on sa baterya. Kung nag-charge, ang graphite anode ang responsable sa pagdawat ug pagtipig sa mga lithium ions. Kung ma-discharge na ang baterya, ang mga lithium ions mobalhin gikan sa anode ngadto sa cathode aron mamugna ang electric current. Kasagaran ang labing komon nga komersyal nga gigamit nga anode mao ang graphite, nga sa iyang bug-os nga lithiated nga kahimtang sa LiC6 may kalabutan sa usa ka maximum nga kapasidad sa 1339 C/g (372 mAh/g) Apan sa pag-uswag sa mga teknolohiya, bag-ong mga materyales sama sa silicon ang gisiksik aron mapaayo ang mga densidad sa enerhiya alang sa mga baterya sa lithium-ion.

Unsa ang cathode?

Ang Cathode nagtrabaho aron dawaton ug buhian ang positibo nga gikarga nga mga lithium ion sa panahon sa karon nga mga siklo. Kasagaran kini naglangkob sa usa ka layered nga istruktura sa usa ka layered oxide (sama sa lithium cobalt oxide), usa ka polyanion (sama sa lithium iron phosphate) o usa ka spinel (sama sa lithium manganese oxide) nga adunay sapaw sa usa ka charge collector (kasagaran hinimo sa aluminum) 

Unsa ang electrolyte?

Ingon usa ka asin nga lithium sa usa ka organikong solvent, ang electrolyte nagsilbing medium alang sa mga lithium ions nga molihok tali sa anode ug cathode sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga.

Unsa ang separator?

Ingon nga usa ka manipis nga lamad o layer sa non-conductive nga materyal, ang separator naglihok aron mapugngan ang anode (negatibo nga electrode) ug cathode (positibo nga electrode) gikan sa pag-short, tungod kay kini nga layer kay permeable sa lithium ions apan dili sa mga electron. Mahimo usab nga masiguro ang makanunayon nga pag-agos sa mga ion tali sa mga electrodes sa panahon sa pag-charge ug pagdiskarga. Busa, ang baterya makapadayon sa usa ka lig-on nga boltahe ug makunhuran ang risgo sa sobrang kainit, pagkasunog o pagbuto.

Unsa ang kasamtangan nga kolektor?

Ang kasamtangan nga kolektor gidisenyo aron makolekta ang kasamtangan nga gihimo sa mga electrodes sa baterya ug ibalhin kini ngadto sa eksternal nga sirkito, nga importante aron maseguro ang labing maayo nga performance ug taas nga kinabuhi sa baterya. Ug kasagaran kini kasagarang gihimo gikan sa usa ka nipis nga panid sa aluminum o tumbaga.

3 Ang Kasaysayan sa Pag-uswag sa Lithium Ion Baterya

Ang panukiduki bahin sa mga rechargeable nga Li-ion nga mga baterya nagsugod sa 1960s, usa sa labing una nga mga pananglitan mao ang usa ka CuF2 / Li nga baterya nga gihimo sa NASA sa 1965 Ug ang krisis sa lana miigo sa kalibutan sa 1970s, ang mga tigdukiduki milingi sa ilang pagtagad ngadto sa alternatibong mga tinubdan sa enerhiya, mao nga ang kauswagan nga naghimo sa pinakaunang porma sa modernong Li-ion nga baterya nahimo tungod sa gaan nga gibug-aton ug taas nga enerhiya nga densidad sa mga lithium ion nga mga baterya. Sa samang higayon, nadiskobrehan ni Stanley Whittingham sa Exxon nga ang mga lithium ions mahimong isulod sa mga materyales sama sa TiS2 aron makahimo og rechargeable nga baterya. 

Mao nga gisulayan niya nga i-komersyal kini nga baterya apan napakyas tungod sa kamahal sa gasto ug ang presensya sa metallic lithium sa mga selyula. Sa 1980 nga bag-ong materyal nakit-an nga nagtanyag sa usa ka mas taas nga boltahe ug mas lig-on sa hangin, nga sa ulahi gamiton sa unang komersyal nga Li-ion nga baterya, bisan tuod kini wala, sa iyang kaugalingon, pagsulbad sa padayon nga isyu sa flammability. sa samang tuig, si Rachid Yazami nag-imbento sa lithium graphite electrode (anode). Ug unya sa 1991, ang unang rechargeable lithium-ion nga mga baterya sa kalibutan nagsugod sa pagsulod sa merkado. Sa 2000s, ang panginahanglan alang sa lithium-ion nga mga baterya misaka samtang ang madaladala nga elektronik nga mga himan nahimong popular, nga nagduso sa mga lithium ion nga mga baterya nga mas luwas ug mas lig-on. Ang mga de-koryenteng salakyanan gipaila kaniadtong 2010, nga nagmugna usa ka bag-ong merkado alang sa mga baterya sa lithium-ion 

Ang pag-uswag sa mga bag-ong proseso sa paggama ug mga materyales, sama sa mga anod sa silicon ug mga electrolyte nga solid-state, nagpadayon sa pagpauswag sa pasundayag ug kaluwasan sa mga baterya sa lithium-ion. Karong panahona, ang mga baterya sa lithium-ion nahimong hinungdanon sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi, busa ang panukiduki ug pag-uswag sa mga bag-ong materyales ug teknolohiya nagpadayon aron mapaayo ang pasundayag, kahusayan, ug kaluwasan sa kini nga mga baterya.

4.Ang mga Matang sa Lithium Ion Baterya

Ang mga baterya sa lithium-ion adunay lainlaing mga porma ug gidak-on, ug dili tanan niini gihimo nga managsama. Kasagaran adunay lima ka matang sa lithium-ion nga mga baterya.

l Lithium Cobalt Oxide

Ang mga baterya sa lithium cobalt oxide gihimo gikan sa lithium carbonate ug cobalt ug nailhan usab nga lithium cobaltate o lithium-ion cobalt batteries. Adunay sila usa ka cobalt oxide cathode ug usa ka graphite carbon anode, ug ang mga lithium ions molalin gikan sa anode ngadto sa cathode sa panahon sa pag-discharge, uban ang pag-agas sa pagbalik kung ang baterya gi-charge. Sama sa alang sa aplikasyon niini, kini gigamit sa madaladala nga elektronik nga mga himan, de-koryenteng mga sakyanan, ug renewable energy storage systems tungod sa ilang taas nga espesipikong enerhiya, ubos nga self-discharge rate, taas nga operating boltahe ug lapad nga temperatura range.Apan pagtagad sa mga kabalaka sa kaluwasan nga may kalabutan sa potensyal alang sa thermal runaway ug pagkawalay kalig-on sa taas nga temperatura.

l Lithium Manganese Oxide

Ang Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) kay usa ka cathode nga materyal nga kasagarang gigamit sa lithium-ion nga mga baterya. Usa sa mga bentaha sa LiMn2O4 mao nga kini adunay maayo nga thermal stability, nagpasabut nga kini dili kaayo makasinati sa thermal runaway, nga labi ka luwas kaysa sa ubang mga tipo sa baterya sa lithium-ion. Dugang pa, ang manganese abunda ug kaylap nga magamit, nga naghimo niini nga mas malungtaron nga kapilian kon itandi sa mga materyales sa cathode nga adunay limitado nga mga kapanguhaan sama sa cobalt. Ingon usa ka sangputanan, kini kanunay nga makit-an sa mga medikal nga kagamitan ug aparato, mga gamit sa kuryente, mga de-koryenteng motorsiklo, ug uban pang mga aplikasyon. Bisan pa sa mga bentaha niini, ang LiMn2O4 mas kabus nga kalig-on sa pagbisikleta kon itandi sa LiCoO2, nga nagpasabot nga kini mahimong magkinahanglan og mas kanunay nga pag-ilis, mao nga dili kini angay alang sa dugay nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya.

l Lithium Iron Phosphate (LFP)

Ang Phosphate gigamit isip cathode sa lithium iron phosphate nga mga baterya, nga sagad nailhan nga li-phosphate nga mga baterya. Ang ilang ubos nga resistensya nakapauswag sa ilang kalig-on sa kainit ug kaluwasan Nabantog usab sila sa kalig-on ug taas nga siklo sa kinabuhi, nga naghimo kanila nga labing barato nga kapilian sa ubang mga lahi sa lithium-ion nga mga baterya. Tungod niini, kini nga mga baterya kanunay nga gigamit sa mga electric bike ug uban pang mga aplikasyon nga nanginahanglan usa ka taas nga siklo sa kinabuhi ug taas nga lebel sa kaluwasan. Apan ang mga disbentaha niini nagpalisud sa paspas nga pag-uswag. Una, kon itandi sa ubang mga matang sa lithium-ion nga mga baterya, mas mahal kini tungod kay naggamit sila og talagsaon ug mahal nga hilaw nga materyales. Dugang pa, ang mga baterya sa lithium iron phosphate adunay mas ubos nga boltahe sa operasyon, nga nagpasabut nga dili kini angay alang sa pipila nga mga aplikasyon nga nanginahanglan usa ka taas nga boltahe. Ang mas taas nga oras sa pag-charge naghimo niini nga usa ka disbentaha sa mga aplikasyon nga nanginahanglan usa ka dali nga pag-recharge.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Ang mga baterya sa Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide, nga sagad nailhan nga mga baterya sa NMC, gihimo sa lainlaing mga materyales nga unibersal sa mga baterya sa lithium-ion. Usa ka cathode nga gihimo sa usa ka mix sa nickel, manganese, ug cobalt gilakip Ang taas nga densidad sa enerhiya, maayo nga pasundayag sa pagbisikleta, ug taas nga kinabuhi naghimo niini nga una nga kapilian sa mga de-koryenteng salakyanan, mga sistema sa pagtipig sa grid, ug uban pang mga aplikasyon nga adunay taas nga pasundayag, nga labi nga nakatampo sa nagkadako nga pagkapopular sa mga de-koryenteng salakyanan ug nabag-o nga mga sistema sa enerhiya. Aron madugangan ang kapasidad, bag-ong mga electrolyte ug mga additives ang gigamit aron kini maka-charge sa 4.4V/cell ug mas taas pa. Adunay us aka trend padulong sa NMC-blended Li-ion tungod kay ang sistema epektibo sa gasto ug naghatag maayo nga performance. Ang nickel, manganese, ug cobalt maoy tulo ka aktibong materyales nga daling makombinar aron mohaum sa halapad nga mga aplikasyon sa automotive ug energy storage systems (EES) nga nagkinahanglan og kanunay nga pagbisikleta.

 Gikan diin atong makita ang pamilya sa NMC nga nahimong mas lainlain

Bisan pa, ang mga epekto niini sa thermal runaway, mga peligro sa sunog ug mga kabalaka sa kalikopan mahimong makabalda sa dugang nga pag-uswag niini.

l Lithium Titanate

Ang Lithium titanate, nga sagad nailhan nga li-titanate, usa ka klase sa baterya nga adunay nagkadaghang gamit. Tungod sa iyang superyor nga nanotechnology, kini makahimo sa paspas nga pag-charge ug pag-discharge samtang nagmintinar sa usa ka lig-on nga boltahe, nga naghimo niini nga haum kaayo alang sa high-power nga mga aplikasyon sama sa mga de-koryenteng sakyanan, komersyal ug industriyal nga mga sistema sa pagtipig sa enerhiya, ug grid-level storage. Uban sa kaluwasan ug kasaligan niini, kini nga mga baterya mahimong magamit alang sa militar ug aerospace nga mga aplikasyon, ingon man usab sa pagtipig sa hangin ug solar nga enerhiya ug sa paghimo sa mga smart grids. Dugang pa, sumala sa Baterya Space, kini nga mga baterya mahimong magamit sa sistema sa gahum nga kritikal nga mga backup sa sistema Bisan pa, ang mga baterya sa lithium titanate lagmit nga labi ka mahal kaysa sa tradisyonal nga mga baterya sa lithium-ion tungod sa komplikado nga proseso sa paghimo nga gikinahanglan aron mahimo kini.

5.Ang Mga Trend sa Pag-uswag sa Lithium Ion Baterya

Ang global nga pagtubo sa renewable energy installations nakadugang sa intermittent energy production, nga nagmugna og dili balanse nga grid. Kini misangpot sa usa ka panginahanglan alang sa mga baterya.samtang ang focus sa zero carbon emissions ug kinahanglan nga mobalhin gikan sa fossil fuels, nga mao ang coal, alang sa power production nag-aghat sa daghang mga gobyerno sa pagdasig sa solar ug wind power installations. Kini nga mga instalasyon nagpahulam sa ilang kaugalingon sa mga sistema sa pagtipig sa baterya nga nagtipig sa sobra nga gahum nga namugna. Busa, ang mga insentibo sa gobyerno sa pagdasig sa mga instalasyon sa baterya sa Li-ion nagduso usab sa pagpalambo sa mga baterya sa lithium ion. Pananglitan, ang global nga gidak-on sa merkado sa NMC Lithium-Ion Batteries gilauman nga motubo gikan sa US $ milyon sa 2022 ngadto sa US $ milyon sa 2029; gilauman nga motubo sa usa ka CAGR nga% gikan sa 2023 hangtod 2029  Ug ang nagkadako nga panginahanglan sa mga aplikasyon nga nangayo bug-at nga mga karga gipaabut nga himuon ang mga baterya sa lithium ion nga 3000-10000 nga labing paspas nga nagtubo nga bahin sa panahon sa forecast (2022-2030).

6 Ang pagtuki sa pamuhunan sa Lithium Ion Baterya

Ang industriya sa merkado sa mga baterya sa lithium ion gilauman nga motubo gikan sa $ 51.16 bilyon sa 2022 hangtod sa $ 118.15 bilyon sa 2030, nga nagpakita sa usa ka compound nga tinuig nga rate sa pagtubo nga 4.72% sa panahon sa forecast (2022-2030), nga nagdepende sa daghang mga hinungdan.

l Pagtuki sa Katapusan nga Gumagamit

Ang mga pag-install sa sektor sa utility mao ang panguna nga mga drayber alang sa mga sistema sa pagtipig sa enerhiya sa baterya (BESS). Kini nga bahin gilauman nga motubo gikan sa $2.25 bilyon sa 2021 hangtod $5.99 bilyon sa 2030 sa usa ka CAGR nga 11.5%.  Ang mga baterya sa Li-ion nagpakita sa usa ka mas taas nga 34.4% CAGR tungod sa ilang ubos nga base sa pagtubo. Ang mga bahin sa pagtipig sa residensyal ug komersyal nga enerhiya mao ang ubang mga lugar nga adunay daghang potensyal sa merkado nga $5.51 bilyon sa 2030, gikan sa $1.68 bilyon sa 2021. Ang sektor sa industriya nagpadayon sa ilang pagmartsa padulong sa zero carbon emissions, uban sa mga kompanya nga naghimo og net-zero nga mga panaad sa sunod nga duha ka dekada. Ang mga kompanya sa telecom ug data center naa sa unahan sa pagkunhod sa mga pagbuga sa carbon nga adunay dugang nga pagtuon sa nabag-o nga mga gigikanan sa kuryente. Ang tanan nga magpasiugda sa paspas nga pag-uswag sa  Ang mga baterya sa lithium ion samtang ang mga kompanya nangita mga paagi aron masiguro ang kasaligan nga backup ug pagbalanse sa grid.

l Uri sa Produkto Pagtuki

Tungod sa taas nga presyo sa cobalt, ang cobalt-free nga baterya usa sa mga uso sa pagpalambo sa lithium-ion nga mga baterya. Ang taas nga boltahe nga LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) nga adunay taas nga teoretikal nga densidad sa enerhiya usa sa labing gisaad nga Co-free nga mga materyales sa cathode sa labi pa. Dugang pa, ang mga resulta sa eksperimento nagpamatuod nga ang pagbisikleta ug C-rate nga performance sa LNMO nga baterya gipauswag pinaagi sa paggamit sa semi-solid electrolyte. Mahimo kini nga isugyot nga ang anionic COF makahimo sa pagsuhop sa kusog sa Mn3 + / Mn2 + ug Ni2 + pinaagi sa interaksiyon sa Coulomb, nga nagpugong sa ilang makadaot nga paglalin sa anode. Busa, kini nga trabaho mahimong mapuslanon sa komersyalisasyon sa LNMO cathode nga materyal.

l Rehiyonal nga Pagtuki

Ang Asia-Pacific mao ang labing dako nga merkado sa baterya sa lithium-ion nga wala’y hunong sa 2030, nga gimaneho sa mga utilities ug industriya. Maabutan niini ang North America ug Europe nga adunay merkado nga $7.07 bilyon sa 2030, nga motubo gikan sa $1.24 bilyon sa 2021 sa usa ka CAGR nga 21.3%. Ang North America ug Europe mao ang sunod nga pinakadako nga merkado tungod sa ilang mga katuyoan nga i-decarbonize ang ilang mga ekonomiya ug grid sa sunod nga duha ka dekada. Makita sa LATAM ang labing kataas nga rate sa pagtubo sa usa ka CAGR nga 21.4% tungod sa gamay nga gidak-on ug ubos nga base.

7 Mga Butang nga Ikonsiderar alang sa Taas nga kalidad nga Lithium Ion Baterya

Kung nagpalit usa ka optical solar inverter, dili lamang ang presyo ug kalidad ang kinahanglan nga tagdon, ang ubang mga hinungdan kinahanglan usab nga hinumdoman.

l Densidad sa Enerhiya

Ang Densidad sa Enerhiya mao ang gidaghanon sa enerhiya nga gitipigan kada yunit nga gidaghanon. Ang mas taas nga density sa enerhiya nga adunay gamay nga gibug-aton ug gidak-on mas lapad taliwala sa mga siklo sa pag-charge.

l  Kaluwasan

Ang kaluwasan usa pa ka kritikal nga aspeto sa mga baterya sa lithium-ion sukad sa mga pagbuto ug sunog nga mahimo’g mahitabo samtang nag-charge o nag-discharge, busa kinahanglan nga magpili mga baterya nga adunay gipaayo nga mekanismo sa kaluwasan, sama sa mga sensor sa temperatura ug mga sangkap sa pagpugong.

l Type

Usa sa pinakabag-o nga uso sa industriya sa baterya sa lithium-ion mao ang pag-uswag sa mga solid-state nga baterya, nga nagtanyag og lain-laing mga benepisyo sama sa mas taas nga densidad sa enerhiya ug mas taas nga siklo sa kinabuhi. Pananglitan, ang paggamit sa solid-state nga mga baterya sa mga de-koryenteng awto makadugang sa ilang katakus ug kaluwasan.

l Rate sa pag-charge

Ang rate sa pag-charge nagdepende kung unsa ka paspas ang pag-charge sa baterya nga luwas. Usahay ang baterya nagkinahanglan og taas nga panahon sa pag-charge sa dili pa kini magamit.

l Kinabuhi

 Walay baterya nga modagan sa tibuok kinabuhi apan adunay expiry date. Susiha ang expiration date sa dili pa mopalit. Ang mga baterya sa lithium ion adunay usa ka kinaiyanhon nga mas taas nga kinabuhi tungod sa chemistry niini apan ang matag baterya lahi sa usag usa depende sa tipo, mga detalye ug kung giunsa kini gihimo. Ang taas nga kalidad nga mga baterya molungtad og dugay tungod kay kini hinimo sa maayong mga materyales sa sulod.