Unsa ang Lithium Ion Baterya?

1. Unsa ang Lithium Ion Baterya?

Ang usa ka baterya usa ka tinubdan sa kuryente nga naglangkob sa usa o daghan pa 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 matang sa rechargeable nga baterya nga naggamit sa mabalik nga pagkunhod sa lithium ions sa pagtipig sa enerhiya ug nabantog sa ilang taas Densidad sa enerhiya.

2. Ang Istruktura sa Lithium Ion Baterya

Kasagaran kadaghanan sa mga komersyal nga Li-ion Baterya naggamit mga intercalation compound ingon aktibo nga mga materyales. Kasagaran sila naglangkob sa daghang mga lut-od sa mga materyales nga gihan-ay sa usa ka piho nga han-ay aron mapadali ang electrochemical nga proseso 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, performance, ug durability sa battery. Kung nag-charge, ang graphite anode mao responsable sa pagdawat ug pagtipig sa mga lithium ions. Sa diha nga ang baterya mao ang gipagawas, ang lithium ions mobalhin gikan sa anode ngadto sa cathode aron ang usa ka namugna ang kuryente. Kasagaran ang labing komon nga komersyal nga gigamit nga anode mao ang graphite, nga sa iyang bug-os nga lithiated nga kahimtang sa LiC6 correlates sa usa ka maximum kapasidad nga 1339 C/g (372 mAh/g). Apan sa pag-uswag sa mga teknolohiya, bag-o Ang mga materyales sama sa silicon gisusi aron mapaayo ang mga densidad sa enerhiya alang sa lithium-ion nga mga baterya.

Unsa ang cathode?

Ang Cathode nagtrabaho sa pagdawat ug pagpagawas sa positibo nga gikarga nga mga lithium ion sa panahon kasamtangan 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 lithium nga asin 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 nagtrabaho sa pugngan ang anode (negatibo nga electrode) ug cathode (positibo nga electrode) gikan sa shorting, tungod kay kini nga layer kay permeable sa lithium ions apan dili sa mga electron. Kini 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 kasamtangang kolektor gidesinyo sa pagkolekta sa kasamtangan nga gihimo sa ang mga electrodes sa baterya ug gidala kini sa gawas nga sirkito, nga mao importante aron maseguro ang labing maayo nga performance ug taas nga kinabuhi sa baterya. Ug kasagaran kini kasagarang ginama gikan sa nipis nga palid sa aluminum o tumbaga.

3. Ang Kasaysayan sa Pag-uswag sa Lithium Ion Baterya

Ang panukiduki bahin sa mga rechargeable nga Li-ion nga baterya nagsugod sa 1960s, usa sa Ang pinakaunang mga pananglitan mao ang CuF2/Li nga baterya nga gimugna sa NASA niadtong 1965. Ug krisis sa lana miigo sa kalibutan sa 1970s, ang mga tigdukiduki milingi sa ilang pagtagad sa alternatibo tinubdan sa enerhiya, mao nga ang breakthrough nga nagpatungha sa pinakaunang porma sa Ang modernong Li-ion nga baterya gihimo tungod sa gaan nga gibug-aton ug taas nga kusog Densidad sa lithium ion nga mga baterya. Sa samang higayon, si Stanley Whittingham sa Exxon nakadiskobre nga ang mga lithium ions mahimong isulod sa mga materyales sama sa TiS2 to paghimo og rechargeable nga baterya 

Mao nga gisulayan niya nga i-commercialize kini nga baterya apan napakyas tungod sa taas nga gasto ug sa presensya sa metallic lithium sa mga selula. Sa 1980 ang bag-ong materyal nakit-an nga nagtanyag og mas taas nga boltahe ug daghan pa lig-on sa hangin, nga sa ulahi gamiton sa unang komersyal nga Li-ion nga baterya, bisan tuod wala kini, sa iyang kaugalingon, makasulbad sa nagpadayon nga isyu sa pagkasunog.Sa samang tuig, si Rachid Yazami nag-imbento sa lithium graphite elektrod (anode). Ug unya sa 1991, ang unang rechargeable lithium-ion sa kalibutan ang mga baterya nagsugod sa pagsulod sa merkado 

Sa 2000s, ang panginahanglan alang sa lithium-ion ang mga baterya miuswag samtang ang madaladala nga elektronik nga mga himan nahimong popular, nga nagmaneho Ang mga baterya sa lithium ion aron mahimong mas luwas ug mas lig-on. Ang mga de-koryenteng sakyanan gipaila sa 2010s, nga naghimo sa usa ka bag-ong merkado alang sa lithium-ion nga mga baterya. Ang pagpalambo sa bag-ong mga proseso sa manufacturing ug mga materyales, sama sa silicon anodes ug solid-state electrolytes, nagpadayon sa pagpalambo sa performance ug kaluwasan sa lithium-ion nga mga baterya. Karong panahona, ang mga baterya sa lithium-ion nahimong hinungdanon sa atong adlaw-adlaw nga kinabuhi, mao nga ang panukiduki ug pagpalambo sa bag-ong mga materyales ug Nagpadayon ang mga teknolohiya aron mapauswag 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 sila 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 gigama gikan sa lithium carbonate ug cobalt ug nailhan usab nga lithium cobaltate o lithium-ion cobalt batteries. Sila adunay usa ka cobalt oxide cathode ug usa ka graphite carbon anode, ug lithium ions molalin gikan sa anode ngadto sa cathode sa panahon sa pag-discharge, uban ang pag-agay nga nagbalikbalik sa diha nga ang baterya gi-charge. Sama sa alang sa aplikasyon niini, sila gigamit sa portable electronic device, electric vehicles, ug renewable energy storage systems tungod sa ilang taas nga piho nga enerhiya, ubos nga pag-discharge sa kaugalingon nga rate, taas nga operasyon boltahe ug halapad nga temperatura range.Apan pagtagad sa mga kabalaka sa kaluwasan nga may kalabutan sa potensyal alang sa thermal runaway ug instability sa taas mga temperatura.

l Lithium Manganese Oxide

Ang Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) usa ka materyal nga cathode nga sagad gigamit sa lithium-ion nga mga baterya. Ang teknolohiya alang niini nga matang sa baterya sa sinugdan nadiskobrehan sa 1980s, uban sa unang publikasyon sa Materials Research Bulletin ni adtong 1983. Usa sa mga bentaha sa LiMn2O4 mao nga kini adunay maayo nga thermal kalig-on, nagpasabot nga dili kaayo makasinati og thermal runaway, nga mas luwas usab kay sa ubang mga matang 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. Tungod niini, kini kanunay nga makita sa medikal nga mga ekipo ug mga himan, mga galamiton sa kuryente, electric motorsiklo, ug uban pang mga aplikasyon. Bisan pa sa mga bentaha niini, ang LiMn2O4 mas kabus kalig-on sa pagbisikleta kon itandi sa LiCoO2, nga nagpasabot nga kini mahimong magkinahanglan ug labaw pa kanunay nga pag-ilis, mao nga dili kini angay alang sa dugay nga pagtipig sa enerhiya mga sistema.

l Lithium Iron Phosphate (LFP)

Ang Phosphate gigamit isip cathode sa lithium iron phosphate nga mga baterya, kasagaran nailhan nga li-phosphate nga mga baterya. Ang ilang ubos nga resistensya nakapauswag sa ilang thermal kalig-on ug kaluwasan. Nabantog usab sila sa kalig-on ug taas nga siklo sa kinabuhi, nga naghimo kanila nga labing gasto-epektibo nga kapilian sa ubang mga matang sa lithium-ion 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, itandi sa ubang mga matang sa lithium-ion nga mga baterya, sila mas mahal tungod kay sila naggamit sa talagsaon ug mahal nga hilaw nga materyales. Dugang pa, ang mga baterya sa lithium iron phosphate adunay usa ka ubos nga operating boltahe, nga nagpasabot nga sila mahimong dili angay alang sa pipila mga aplikasyon nga nanginahanglan mas 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)

Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide nga mga baterya, nga sagad nailhan nga NMC mga baterya, gihimo sa lainlaing mga materyales nga unibersal sa lithium-ion nga mga baterya. Usa ka cathode nga gihimo sa usa ka sinagol nga nickel, manganese, ug gilakip ang cobalt. Ang taas nga densidad sa enerhiya, maayo nga performance sa pagbisikleta, ug a Ang taas nga kinabuhi naghimo niini nga una nga kapilian sa mga de-koryenteng awto, pagtipig sa grid sistema, ug uban pang high-performance nga mga aplikasyon, nga dugang nakatampo sa nagkadako nga pagkapopular sa mga de-koryenteng salakyanan ug renewable energy system. Sa pagdugang sa kapasidad, bag-ong mga electrolyte ug mga additives gigamit aron mahimo kini pag-charge sa 4.4V/cell ug mas taas pa 

Adunay us aka trend padulong sa NMC-blended Li-ion sukad ang sistema mao ang cost-effective ug naghatag og maayo nga performance. nikel, manganese, ug cobalt mao ang tulo ka aktibo nga mga materyales nga mahimong dali nga gihiusa aron mohaum sa usa ka lapad han-ay sa mga aplikasyon sa automotive ug energy storage system (EES) nga nanginahanglan kanunay nga pagbisikleta. Gikan niini atong makita nga ang pamilya sa NMC nagkadaghan lainlain Apan, ang mga epekto niini sa thermal runaway, peligro sa sunog ug kinaiyahan Ang mga kabalaka mahimong makababag 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 a 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 haum kaayo alang sa high-power nga mga aplikasyon sama sa electric nga mga sakyanan, komersyal ug mga sistema sa pagtipig sa enerhiya sa industriya, ug pagtipig sa lebel sa grid 

Uban niini kaluwasan ug kasaligan, kini nga mga baterya mahimong magamit alang sa militar ug aerospace mga aplikasyon, ingon man usab sa pagtipig sa hangin ug solar nga enerhiya ug paghimo og smart mga grids. Dugang pa, sumala sa Battery Space, kini nga mga baterya mahimong gigamit sa sistema sa gahum-kritikal nga mga backup. Bisan pa, ang lithium titanate ang mga baterya lagmit nga mas mahal kaysa sa tradisyonal nga lithium-ion nga mga baterya tungod sa komplikado nga proseso sa paggama nga gikinahanglan sa paghimo niini.

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

Ang global nga pagtubo sa renewable energy installations miuswag intermittent energy production, paghimo og dili balanse nga grid. Kini misangpot sa usa ka panginahanglan alang sa mga baterya.samtang ang focus sa zero carbon emissions ug kinahanglan sa paglihok layo sa fossil fuels, nga mao ang coal, para mas paspas ang produksiyon sa kuryente mga gobyerno sa pagdasig sa solar ug wind power installations. Kini Ang mga instalasyon nagpahulam sa ilang kaugalingon sa mga sistema sa pagtipig sa baterya nga nagtipig sa sobra nga gahum namugna 

Busa, ang gobyerno insentibo sa insentibo sa Li-ion battery Ang mga instalasyon 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 Ang mga load gilauman nga maghimo sa lithium ion nga mga baterya nga 3000-10000 nga labing paspas 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 USD 51.16 bilyon sa 2022 ngadto sa USD 118.15 bilyon sa 2030, nga nagpakita sa usa ka compound nga tinuig 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 pagtipig sa enerhiya sa baterya sistema (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 mas taas nga 34.4% CAGR tungod sa ilang ubos nga base sa pagtubo. Residential ug komersyal nga pagtipig sa enerhiya Ang mga bahin 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 pagmartsa padulong zero carbon emissions, uban sa mga kompanya nga naghimo sa net-zero nga mga panaad sa sunod nga duha mga dekada. Ang mga kompanya sa telecom ug data center naa sa unahan sa pagkunhod carbon emissions uban sa dugang nga focus sa renewable energy power sources. Tanan nga magpasiugda sa paspas nga pag-uswag sa mga baterya sa lithium ion ingon nangitag paagi ang mga kompanya 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 pag-uswag sa mga baterya sa lithium-ion. Taas nga boltahe nga LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) nga adunay taas nga theoretical energy density mao ang usa sa labing gisaad nga Co-free cathode materyales sa dugang pa. Dugang pa, ang mga resulta sa eksperimento nagpamatuod niana ang pagbisikleta ug C-rate nga pasundayag sa LNMO nga baterya gipauswag pinaagi sa paggamit sa semi-solid nga electrolyte. Mahimo kining isugyot nga ang anionic COF makahimo kusog nga mosuhop sa Mn3+/Mn2+ ug Ni2+ pinaagi sa interaksyon sa Coulomb, pagpugong sa ilang makadaot nga paglalin ngadto sa anode. Busa, kini nga buhat mahimong mapuslanon sa komersyalisasyon sa LNMO cathode nga materyal.

l Rehiyonal nga Pagtuki

Ang Asia-Pacific mao ang labing kadaghan nga nakahunong nga merkado sa baterya sa lithium-ion pinaagi sa 2030, nga gimaneho sa mga utilities ug industriya. Moapas kini sa North America ug Ang Europe nga adunay merkado nga $7.07 bilyon sa 2030, mitubo gikan sa $1.24 bilyon sa 2021 sa usa ka CAGR nga 21.3%. Ang North America ug Europe mao ang sunod nga pinakadako merkado tungod sa ilang mga katuyoan sa pag-decarbonize sa ilang mga ekonomiya ug grid sa sunod duha ka dekada. Makita sa LATAM ang labing kataas nga rate sa pagtubo sa usa ka CAGR nga 21.4% tungod kay sa iyang mas 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 gikonsiderar, ang ubang mga hinungdan kinahanglan usab nga ibutang sa hunahuna.

l Densidad sa Enerhiya

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

l Kaluwasan

Ang kaluwasan usa pa ka kritikal nga aspeto sa mga baterya sa lithium-ion sukad sa mga pagbuto ug mga sunog nga mahimong mahitabo samtang nag-charge o nag-discharge, busa gikinahanglan nga pagpili og mga baterya nga adunay gipaayo nga mga mekanismo sa kaluwasan, sama sa mga sensor sa temperatura ug makapugong nga mga substansiya.

l Type

Usa sa pinakabag-o nga uso sa industriya sa baterya sa lithium-ion mao ang pagpalambo sa solid-state nga mga baterya, nga nagtanyag sa usa ka lain-laing mga benepisyo sama sa mas taas nga densidad sa enerhiya ug mas taas nga siklo sa kinabuhi. Pananglitan, ang paggamit sa Ang mga solid-state nga baterya sa mga de-koryenteng awto makadugang sa ilang gidak-on kapabilidad 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 expire petsa sa dili pa mopalit. Lithium ion batteries adunay usa ka kinaiyanhon na kinabuhi tungod sa chemistry niini apan ang matag baterya lahi sa usag usa depende sa ang tipo, mga detalye ug ang paagi sa paghimo niini. Taas nga kalidad nga mga baterya molungtad og mas dugay tungod kay kini ginama sa maayong mga materyales sa sulod.