Cosa hè Batterie Lithium Ion

1 Cos'è e batterie Lithium Ion?

Una batteria hè una fonte di energia elettrica chì si compone di una o più cellule elettrochimiche cù cunnessione esterne per alimentà i dispositi elettrici. Una batteria di lithium-ion o Li-ion hè un tipu di batteria ricaricabile chì usa a riduzzione reversibile di ioni di lithium per almacenà energia è hè famosa a so alta densità di energia.

2 A Struttura di Batterie Lithium Ion

In generale, a maiò parte di e batterie Li-ion cummirciali utilizanu composti di intercalazione cum'è materiali attivi. Sò tipicamente custituiti da parechji strati di materiali chì sò disposti in un ordine specificu per facilità u prucessu elettrochimicu chì permette à a bateria di almacenà è di liberà energia - anodu, catodu, elettrolitu, separatore è cullettore di corrente.

Chì ghjè l'anodu?

Cum'è un cumpunente di a bateria, l'anodu ghjoca un rolu impurtante in a capacità, u rendiment è a durabilità di a bateria. Quandu a carica, l'anodu di grafite hè rispunsevule per accettà è almacenà ioni di litiu. Quandu a bateria hè scaricata, i ioni di lithium si movenu da l'anodu à u catodu per chì un currente elettricu hè creatu. In generale, l'anodu cummerciale più cumuni hè u grafite, chì in u so statu di LiC6 cumpletamente litiatu hè correlate à una capacità massima di 1339 C / g (372 mAh / g). Ma cù u sviluppu di e tecnulugii, novi materiali cum'è u siliciu sò stati ricercati per migliurà a densità d'energia per e batterie di lithium-ion.

Chì ghjè u cathode?

Cathode travaglia per accettà è liberà ioni di litiu caricati positivamente durante i cicli attuali. Hè generalmente custituitu da una struttura stratificata di un oxidu stratificato (cum'è l'ossidu di cobalt di litiu), un polianione (cum'è fosfatu di ferru di lithium) o un spinel (cum'è l'ossidu di manganese di lithium) rivestitu nantu à un cullettore di carica (in solitu fattu d'aluminiu) 

Chì ghjè l'elettrolitu?

Cum'è una sal di lithium in un solvente urgànicu, l'elettrolitu serve cum'è un mediu per i ioni di lithium per spustà trà l'anodu è u catodu durante a carica è a scaricamentu.

Cosa hè u separatore?

Cum'è una membrana sottile o una strata di materiale micca cunduttivu, u separatore travaglia per impediscenu l'anodu (elettrodu negativu) è u catodu (elettrodu pusitivu) da scurzà, postu chì sta capa hè permeabile à ioni di litiu ma micca à l'elettroni. Pò ancu assicurà u flussu stabile di ioni trà l'elettrodi durante a carica è a scaricamentu. Dunque, a bateria pò mantene una tensione stabile è riduce u risicu di surriscaldamentu, combustione o splusione.

Chì ghjè u cullettore attuale?

U cullettore di corrente hè pensatu per cullà u currente pruduciutu da l'elettrodi di a batteria è u trasporta à u circuitu esternu, chì hè impurtante per assicurà un rendiment ottimali è a longevità di a batteria. È di solitu hè tipicu fattu da una foglia fina d'aluminiu o di ramu.

3 A Storia di Sviluppu di Batterie Lithium Ion

A ricerca nantu à e batterie Li-ion rechargeable data di l'anni 1960, unu di i primi esempi hè una batteria CuF2/Li sviluppata da a NASA in 1965 E crisa oliu culpisce u mondu in 1970, circadori turnau a so attinzioni à fonti altirnativa di energia, cusì u scuperta chì pruducia a prima forma di a batteria Li-ion mudernu hè statu fattu per via di u pesu ligeru è a densità d'alta energia di batterie di lithium ion. À u listessu tempu, Stanley Whittingham di Exxon hà scupertu chì i ioni di litiu puderanu esse inseriti in materiali cum'è TiS2 per creà una bateria recargable. 

Cusì hà pruvatu à cummercializà sta bateria, ma hà fiascatu per via di u costu altu è a prisenza di lithium metallicu in e cellule. In u 1980, u novu materiale hè statu truvatu per offre una tensione più altu è era assai più stabile in l'aria, chì dopu esse usata in a prima bateria di Li-ion cummerciale, ancu s'ellu ùn hà micca, da sè stessu, risolve u prublema persistente di inflammabilità. stessu annu, Rachid Yazami hà inventatu l'elettrodu di lithium graphite (anodu). È dopu in u 1991, e prime batterie di lithium-ion rechargeable in u mondu cuminciaru à entre in u mercatu. In l'anni 2000, a dumanda di batterie di lithium-ion hà aumentatu cum'è l'apparecchi elettronichi portatili sò diventati populari, chì guidanu e batterie di lithium-ion per esse più sicura è più durable. I veiculi elettrichi sò stati introdotti in l'anni 2010, chì creanu un novu mercatu per e batterie di lithium-ion 

U sviluppu di novi prucessi di fabricazione è materiali, cum'è l'anodi di siliciu è l'elettroliti di u statu solidu, hà cuntinuatu à migliurà u rendiment è a sicurità di e batterie di lithium-ion. Oghje, e batterie di lithium-ion sò diventate essenziali in a nostra vita di ogni ghjornu, cusì a ricerca è u sviluppu di novi materiali è tecnulugia sò in corso per migliurà u rendiment, l'efficienza è a sicurità di queste batterie.

4.The Tipi di Batterie Lithium Ion

E batterie di lithium-ion venenu in una varietà di forme è dimensioni, è micca tutti sò fatti uguali. Normalmente ci sò cinque tipi di batterie di lithium-ion.

l Lithium Cobalt Oxide

E batterie d'ossidu di cobalt di litiu sò fabbricate da carbonate di lithium è cobalt è sò ancu cunnisciute cum'è batterie di cobaltu di lithium o cobalt-ion. Hanu un catodu d'ossidu di cobalt è un anodu di carbonu di grafite, è i ioni di lithium migranu da l'anodu à u catodu durante a scaricamentu, cù u flussu invertendu quandu a bateria hè carica. In quantu à a so applicazione, sò usati in i dispositi elettronici portatili, i veiculi elettrichi è i sistemi di almacenamentu di l'energia rinnuvevule per via di a so alta energia specifica, bassa velocità di scaricamentu, alta tensione operativa è larga gamma di temperatura. à u putenziale di runaway termale è inestabilità à alte temperature.

l Lithium Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) hè un materiale di cathode chì hè comunmente utilizatu in batterie di lithium-ion. A tecnulugia per stu tipu di bateria hè stata scuperta inizialmente in l'anni 1980, cù a prima publicazione in u Materials Research Bulletin in 1983. Unu di i vantaghji di LiMn2O4 hè chì hà una bona stabilità termale, vale à dì chì hè menu prubabile di sperimentà a runaway termale, chì sò ancu più sicuri di l'altri tipi di batterie di lithium-ion. Inoltre, u manganese hè abbundante è largamente dispunibule, chì face una opzione più sustinevule cumparatu à i materiali di catodi chì cuntenenu risorse limitati cum'è cobalt. In u risultatu, sò spessu truvati in l'equipaggiu è l'apparecchi medichi, l'utensili di energia, i motociclette elettriche è altre applicazioni. Malgradu i so vantaghji, LiMn2O4 poveru a stabilità di u ciculu cumparatu à LiCoO2, chì significa chì pò esse bisognu di rimpiazzamentu più frequente, per quessa ùn pò micca esse adattatu per i sistemi di almacenamiento d'energia à longu andà.

l Fosfatu di ferru di litiu (LFP)

U fosfatatu hè usatu cum'è catodu in batterie di fosfatatu di ferru di lithium, spessu cunnisciute cum'è batterie di li-fosfat. A so bassa resistenza hà migliurà a so stabilità termica è a sicurezza Sò ancu famosi per a durabilità è un ciculu di vita longa, chì li facenu l'opzione più efficaci di costu à altri tipi di batterie di lithium-ion. In cunseguenza, queste batterie sò spessu usate in biciclette elettriche è altre applicazioni chì necessitanu un ciculu di vita longu è un altu livellu di sicurità. Ma i so svantaghji facenu difficiule di sviluppà rapidamente. Prima, paragunatu à l'altri tipi di batterie di lithium-ion, costanu più perchè usanu materie prime rare è caru. Inoltre, e batterie di fosfatatu di ferru di lithium anu una tensione operativa più bassa, chì significa chì ùn anu micca adattatu per alcune applicazioni chì necessitanu una tensione più alta. U so tempu di carica più longu face un svantaghju in l'applicazioni chì necessitanu una ricarica rapida.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide batterie, spessu cunnisciuti cum'è batterie NMC, sò custruiti da una varietà di materiali chì sò universali in batterie di lithium-ion. Un catodu custruitu da una mistura di nichel, manganese è cobalt hè inclusu A so densità d'energia elevata, u bonu rendimentu di ciclismu è una longa vita hà fattu a prima scelta in i veiculi elettrici, sistemi di almacenamentu di rete è altre applicazioni d'altu rendiment, chì hà ancu cuntribuitu à a pupularità crescente di veiculi elettrici è sistemi di energia rinnuvevuli. Per aumentà a capacità, novi elettroliti è additivi sò usati per attivà a carica à 4.4V / cell è più altu. Ci hè una tendenza versu NMC-blended Li-ion postu chì u sistema hè costu-efficace è furnisce un bonu rendimentu. U nichel, u manganese è u cobaltu sò trè materiali attivi chì ponu esse facilmente cumminati per adattà à una larga gamma di applicazioni di sistemi di almacenamentu di l'automobile è di energia (EES) chì necessitanu ciclichi frequenti.

 Da quale pudemu vede chì a famiglia NMC hè diventata più diversa

Tuttavia, i so effetti collaterali di fughje termale, periculi di focu è preoccupazioni ambientali ponu impedisce u so sviluppu ulteriore.

l Titanate di Lithium

Lithium titanate, spessu canusciutu comu li-titanate, hè un tipu di batterie chì hà un numeru crescente di usi. A causa di a so nanotecnologia superiore, hè capaci di carica è scaricate rapidamente mantenendu una tensione stabile, chì u face bè adattatu per l'applicazioni d'alta putenza cum'è i veiculi elettrici, i sistemi di almacenamentu di energia cummerciale è industriale, è u almacenamentu à livellu di griglia. Inseme cù a so sicurezza è affidabilità, queste batterie puderanu esse aduprate per l'applicazioni militari è aerospaziali, è ancu per almacenà l'energia eolica è solare è a custruzzione di reti intelligenti. Inoltre, secondu Battery Space, queste batterie puderanu esse impiegate in backups critichi di u sistema di putere Tuttavia, e batterie di titanatu di litiu tendenu à esse più caru cà e batterie tradiziunali di lithium-ion per via di u cumplessu prucessu di fabricazione necessariu per pruduce.

5.The Sviluppu Trends di Lithium Ion Batteries

A crescita glubale di e installazioni di energia rinnuvevuli hà aumentatu a produzzione d'energia intermittenti, creendu una rete sbilanciata. Questu hà purtatu à una dumanda di batterie, mentri l'accentu nantu à emissioni zero di carbonu è a necessità di alluntanassi da i combustibili fossili, à dì u carbone, per a produzzione di energia, incitanu più guverni à incentiva l'installazione di energia solare è eolica. Queste installazioni si prestanu à i sistemi di almacenamentu di batterie chì almacenanu l'eccessu di energia generata. Dunque, l'incentivi di u guvernu per incentive l'installazione di batterie Li-ion guidanu ancu u sviluppu di batterie di lithium ion. Per esempiu, a dimensione di u mercatu globale NMC Lithium-Ion Batteries hè prughjettata di cresce da US $ milioni in 2022 à US $ milioni in 2029; si prevede di cresce à un CAGR di % da 2023 à 2029  È i bisogni crescenti di l'applicazioni chì esigenu carichi pesanti sò prughjettati per fà e batterie di ioni di litiu di 3000-10000 u segmentu di più rapida crescita durante u periodu di previsione (2022-2030).

6 L'analisi d'investimentu di Batterie Lithium Ion

L'industria di u mercatu di e batterie di lithium-ion hè prevista per cresce da 51,16 miliardi USD in 2022 à 118,15 miliardi USD in 2030, mostrendu un tassu di crescita annuale cumpostu di 4,72% durante u periodu di previsione (2022-2030), chì dipende da parechji fattori.

l Analisi di l'Usuariu Finale

L'installazione di u settore di l'utilità sò mutori chjave per i sistemi di almacenamentu di energia di batterie (BESS). Stu segmentu hè previstu di cresce da $ 2.25 miliardi in 2021 à $ 5.99 miliardi in 2030 à un CAGR di 11.5%.  E batterie Li-ion mostranu un CAGR di 34.4% più altu per via di a so basa di crescita bassa. I segmenti di almacenamentu di energia residenziale è cummerciale sò altre zone cù un grande putenziale di mercatu di $ 5.51 miliardi in 2030, da $ 1.68 miliardi in 2021. U settore industriale cuntinueghja a so marchja versu zero emissioni di carbonu, cù e cumpagnie chì facenu impegni netti zero in i prossimi dui decennii. L'imprese di telecomunicazioni è di centri di dati sò in prima linea per riduce l'emissioni di carbonu cun un focusu più grande nantu à e fonti di energia rinnuvevuli. Tuttu ciò chì prumove u rapidu sviluppu di  batterie di ioni di lithium cum'è l'imprese trovanu modi per assicurà una copia di salvezza affidabile è un equilibriu di a rete.

l Analisi di u tipu di produttu

A causa di l'altu prezzu di u cobalt, a bateria senza cobalt hè una di e tendenze di sviluppu di batterie di lithium-ion. High-voltage LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) cù alta densità energia teorica hè unu di i più promettenti materiali catode Co-free in u più. Inoltre, i risultati sperimentali anu dimustratu chì u ciculu è u rendimentu C-rate di a batteria LNMO hè migliuratu cù l'elettrolitu semi-solidu. Questu pò esse prupostu chì u COF anionicu hè capaci di assorbe assai u Mn3 + / Mn2 + è Ni2 + per interazzione Coulomb, frenendu a so migrazione distruttiva à l'anodu. Dunque, stu travagliu serà benefica per a cummercializazione di u materiale di cathode LNMO.

l Analisi regiunale

L'Asia-Pacificu serà u più grande mercatu stazionariu di batterie di lithium-ion per u 2030, guidatu da e utilità è l'industria. Supererà l'America di u Nordu è l'Europa cun un mercatu di $ 7,07 miliardi in 2030, chì cresce da $ 1,24 miliardi in 2021 à un CAGR di 21,3%. L'America di u Nordu è l'Europa seranu i prossimi più grandi mercati per via di i so scopi di decarbonizà e so economie è a griglia in i prossimi dui decennii. LATAM hà da vede u più altu ritmu di crescita à un CAGR di 21.4% per via di a so dimensione più chjuca è a basa bassa.

7 Cose da cunsiderà per una Batterie Lithium Ion di alta qualità

Quandu compra un inverter solare otticu, ùn solu u prezzu è a qualità deve esse cunsideratu, altri fattori anu ancu esse tenutu in mente.

l Densità energetica

A densità di energia hè a quantità di energia almacenata per unità di volume. A densità di energia più alta cù menu pesu è dimensione hè più larga trà i cicli di carica.

Rosa  Scriv

A sicurità hè un altru aspettu criticu di e batterie di lithium-ion, postu chì l'esplosioni è l'incendii chì ponu accade durante a carica o scaricamentu, per quessa, hè necessariu di sceglie batterie cù meccanismi di sicurità mejorati, cum'è sensori di temperatura è sustanzi inhibitori.

l Type

Una di l'ultime tendenze in l'industria di e batterie di lithium-ion hè u sviluppu di e batterie di u statu solidu, chì offre una gamma di benefici cum'è una densità di energia più alta è un ciculu di vita più longu. Per esempiu, l'usu di batterie di stati solidi in vitture elettriche aumenterà significativamente a so capacità di gamma è a sicurezza.

l Tariffa di carica

A tarifa di carica dipende da quantu veloce a batteria hè caricata in modu sicuru. Calchì volta a bateria pigghia assai tempu per carica prima ch'elli ponu esse usatu.

l Durata di a vita

 Nisuna batteria funziona per tutta a vita, ma hà una data di scadenza. Verificate a data di scadenza prima di fà a compra. E batterie di lithium ion anu una vita inherente più longa per via di a so chimica, ma ogni bateria differisce l'una di l'altru secondu u tipu, e specificazioni è a manera chì sò fatti. Batterie d'alta qualità durà più longu postu chì sò fatti di materiali fini in l'internu.