Cos'è e batterie Lithium Ion?
1. Cos'è e batterie Lithium Ion?
Una bateria hè una fonte di energia elettrica cumpostu da unu o più cellule elettrochimiche cù cunnessione esterne per l'alimentazione di i dispositi elettrici. Una batteria di lithium-ion o Li-ion hè un tipu di batteria ricaricabile chì usa riduzzione riversibile di ioni di lithium à almacenà energia è hè famosa u so altu densità energetica.
2. A Struttura di Batterie Lithium Ion
In generale, a maiò parte di e batterie Li-ion cummirciali utilizanu cumposti di intercalazione cum'è materiali attivi. Di solitu sò custituiti da parechji strati di materiali chì sò disposti in un ordine specifichi per facilità u prucessu electrochemical chì permette à a batteria di almacenà è di liberà energia - anodu, catodu, elettrolita, 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, prestazioni, è a durabilità di a bateria. Quandu si carica, l'anodu di grafite hè rispunsevuli di accettà è almacenà ioni di litiu. Quandu a bateria hè scaricatu, i ioni di lithium si movenu da l'anodu à u cathode cusì chì an hè creatu corrente elettrica. In generale, l'anodu più cumune utilizatu cummerciale hè grafite, chì in u so statu cumplettamente lithiatu di LiC6 correlate à un massimu capacità di 1339 C/g (372 mAh/g). Ma cù u sviluppu di tecnulugia, novu materiali cum'è u siliciu sò stati ricercati per migliurà a densità di energia per batterie di lithium-ion.
Chì ghjè u cathode?
Cathode travaglia à accettà è liberà ioni lithium pusitivu-caricatu durante 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 u fosfatu di ferru di lithium) o un spinel (cum'è l'oxidu di lithium manganese) rivestitu nantu à un cullettore di carica (di 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 litiu per spustà trà l'anodu è u catodu durante a carica è scaricamentu.
Cosa hè u separatore?
Cum'è una membrana sottile o una strata di materiale non cunduttivu, u separatore funziona impediscenu l'anodu (elettrodu negativu) è u catodu (elettrodu pusitivu). shorting, postu chì sta strata hè permeable à ioni di litiu ma micca à l'elettroni. Hè pò ancu assicurà u flussu stabile di ioni trà l'elettrodi durante a carica è scarica. Dunque, a bateria pò mantene una tensione stabile è riduce rischio di surriscaldamento, combustione o esplosione.
Chì ghjè u cullettore attuale?
U cullettore di corrente hè pensatu per cullà u currente pruduciutu da u l'elettrodi di a batteria è u trasporta à u circuitu esternu, chì hè impurtante per assicurà u rendiment ottimali è a longevità di a bateria. È di solitu hè fatta 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 I primi esempi sò una batteria CuF2/Li sviluppata da a NASA in u 1965. È a crisa di u petroliu chjappà u mondu in l'anni 1970, i circadori turnonu a so attenzione à l'alternative fonti di energia, cusì u scuperta chì pruducia a prima forma di u moderna batteria Li-ion hè stata fatta per via di u pesu ligeru è l'alta energia densità di batterie di lithium ion. À u listessu tempu, Stanley Whittingham di Exxon scupertu chì i ioni di lithium puderia esse inseritu in materiali cum'è TiS2 to creà una bateria recargable
Allora hà pruvatu à cummercializà sta bateria ma 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 aduprata in a prima batteria Li-ion cummerciale, ancu s'ellu ùn hà micca, da sè stessu, risolve u prublema persistente di inflammability.U stessu annu, Rachid Yazami hà inventatu u grafitu di lithium electrode (anode). È dopu in u 1991, u primu lithium-ion rechargeable in u mondu batterie cuminciaru à entre in u mercatu
In 2000, a dumanda di lithium-ion batterie aumentatu cum'è i dispusitivi ilittronica portable addivintau pupulari, chì cunduce batterie di lithium ion per esse più sicura è più durable. I veiculi elettrici eranu introduttu in l'anni 2010, chì hà creatu un novu mercatu per e batterie di lithium-ion. U sviluppu di novi prucessi di fabricazione è materiali, cum'è anodi di silicium è electrolytes solid-state, cuntinuò à migliurà u funziunamentu è sicurità di batterie di lithium-ion. Oghje, e batterie di lithium-ion sò diventate essenziali a nostra vita di ogni ghjornu, cusì a ricerca è u sviluppu di novi materiali è tecnulugii sò in corso per migliurà a prestazione, l'efficienza è a sicurità sti batterie.
4.The Tipi di Batterie Lithium Ion
E batterie di lithium-ion venenu in una varietà di forme è dimensioni, è micca tutte sò fatti uguali. Normalmente ci sò cinque tipi di batterie di lithium-ion.
l Lithium Cobalt Oxide
Batterie di lithium cobalt oxide sò fabbricati da carbonate di lithium è cobalt è sò ancu cunnisciuti cum'è batterie di lithium cobaltate o lithium-ion cobalt. Hanu un catodu d'ossidu di cobalt è un anodu di carbone di grafite, è ioni di lithium migrate da l'anodu à u catodu durante u scaricamentu, cù u flussu invertendu quandu a bateria hè carica. In quantu à a so applicazione, sò usati in portable dispusitivi ilittronica, veiculi elettrici, è sistemi di almacenamentu di energia rinnuvevuli per via di u so altu energia specifichi, bassu self-discharge rate, altu funziunamentu voltage è largu range.But temperature.But attenti à i prublemi di sicurità in relazione cù u putenziale di fughje termale è instabilità in alta temperatures.
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 era inizialmente scupertu in l'anni 1980, cù a prima publicazione in Materials Research Bulletin in u 1983. Unu di i vantaghji di LiMn2O4 hè chì hà una bona termale stabilità, significatu chì hè menu prubabile di sperienze runaway termale, chì sò ancu più sicuri chì altri tipi di batterie di lithium-ion. Inoltre, u manganese hè abbundante è largamente dispunibule, chì face una opzione più sustinevule cumparatu per cathode materiali chì cuntenenu risorse limitati cum'è cobalt. Di cunsiguenza, sò friquintimenti trovu in l 'apparecchiatura medicale è i dispusitivi, arnesi putiri, electricu motociclette, è altre applicazioni. Malgradu i so vantaghji, LiMn2O4 poveru stabilità di u ciclismu cumparatu cù LiCoO2, chì significa chì pò esse bisognu di più sustituzione frequente, perchè pò esse micca cusì adattatu per u almacenamentu d'energia à longu andà sistemi.
l Fosfatu di ferru di litiu (LFP)
U fosfatatu hè usatu cum'è catodu in batterie di fosfatatu di ferru di lithium, spessu cunnisciuti cum'è batterie di li-fosfatu. A so bassa resistenza anu migliurà a so termale stabilità è sicurità. Sò ancu famosi per a durabilità è un longu ciclu di vita, chì li facenu l'opzione più prezzu per altri tipi di lithium-ion batterie. In cunseguenza, queste batterie sò spessu usate in bicicletta elettrica è altre applicazioni chì necessitanu un ciculu di vita longu è alti livelli di sicurità. Ma i so svantaghji facenu difficiule di sviluppà rapidamente. Prima, paragunatu à altri tipi di batterie di lithium-ion, costanu più perchè usanu raru è materie prime caru. Inoltre, e batterie di fosfatatu di ferru di litiu anu a tensione di funziunamentu più bassu, chì significa chì ùn ponu esse adattati per certi applicazioni chì necessitanu una tensione più alta. U so tempu di carica più longu face un svantaghju in applicazioni chì necessitanu una ricarica rapida.
l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)
Batterie di Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide, spessu cunnisciute cum'è NMC batterie, sò custruiti di una varietà di materiali chì sò universale in batterie di lithium-ion. Un catodu custruitu da una mistura di nichel, manganese è cobalt hè inclusu. A so alta densità d'energia, una bona prestazione ciclistica, è a longa vita hà fattu lu prima scelta in veìculi ilettricu, almacenamentu griglia sistemi, è àutri appiicazioni high-performance, chì hà ancu cuntribuitu à a pupularità crescente di i veiculi elettrici è i sistemi di energia rinnuvevuli. À aumentà a capacità, novi elettroliti è additivi sò usati per attivà carica à 4.4V / cell è più altu
Ci hè una tendenza versu NMC-blended Li-ion dapoi u sistema hè costu-efficace è furnisce una bona prestazione. nichel, manganese, è u cobaltu sò trè materiali attivi chì ponu esse facilmente cumminati per adattà à una larga gamma di applicazioni per l'automobilistica è i sistemi di almacenamentu di energia (EES) chì necessitanu ciclismo frequente. Da quale pudemu vede chì a famiglia NMC hè diventata più Diversi Tuttavia, i so effetti latu di runaway termale, periculi di focu è ambientale e preoccupazioni ponu impedisce u so sviluppu ulteriore.
l Titanate di Lithium
Lithium titanate, spessu canusciutu comu li-titanate, hè un tipu di batterie chì hà a crescente numeru di usi. A causa di a so nanotecnologia superiore, hè capaci di fà carica è scarica rapidamente mentre mantene una tensione stabile, chì face bè adattatu per l'applicazioni d'alta putenza cum'è i veiculi elettrici, cummerciale è sistemi di almacenamentu di energia industriale, è u almacenamentu à livellu di griglia
Inseme cù u so Sicurezza è affidabilità, queste batterie puderanu esse aduprate per militari è aerospaziali appiicazioni, cum'è almacenà energia eolica è solare è custruisce smart griglie. Inoltre, secondu Battery Space, queste batterie puderanu esse impiegatu in backups di sistema di putenza critichi. Tuttavia, titanate di lithium batterie tendenu à esse più caru cà batterie lithium-ion tradiziunali duvuta à u cumplessu prucessu di fabricazione necessariu per pruduce.
5.The Sviluppu Trends di Lithium Ion Batteries
A crescita globale di e installazioni di energia rinnuvevuli hè aumentata pruduzzione di energia intermittenti, creendu una griglia sbilanciata. Questu hà purtatu à a dumanda di batteries.while u focu annantu à zero emissioni di carbone è bisognu di spustà luntanu da i combustibili fossili, vale à dì u carbone, per a pruduzzione di energia induce più i guverni per incentive l'installazione di energia solare è eolica. Quessi l'installazione si prestanu à i sistemi di almacenamentu di batterie chì almacenanu l'eccessu di putenza generatu
Dunque, incentive di u guvernu per incentive a batteria Li-ion installazioni guidanu ancu u sviluppu di batterie di lithium ion. Per esempiu, a dimensione di u mercatu globale di Batterie Lithium-Ion NMC hè prevista per cresce da US $ millioni in 2022 à US $ milioni in 2029; si prevede di cresce à un CAGR di % da u 2023 à u 2029. È i bisogni crescenti di l'applicazioni esigenti pesante carichi hè prughjettatu per fà e batterie di lithium ion di 3000-10000 u più veloce segmentu crescente 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 ioni di litiu hè prevista per cresce da 51,16 USD miliardi in u 2022 à 118,15 miliardi USD da u 2030, esibendu un annu cumpostu tassu di crescita 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 u almacenamentu di l'energia di a batteria sistemi (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 34,4% più altu CAGR per via di a so basa di crescita bassa. U almacenamentu di energia residenziale è cummerciale I segmenti sò altre aree 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 cumpagnie chì facenu impegni netti zero in i prossimi dui decennii. L'imprese di telecomunicazioni è di centru di dati sò in prima linea in a riduzione emissioni di carbonu cun un focusu aumentatu nantu à e fonti di energia rinnuvevuli. Tuttu di quali vi prumove u rapidu sviluppu di batterie lithium ion cum'è L'imprese trovanu modi per assicurà una copia di salvezza affidabile è un equilibriu di griglia.
l Analisi di u tipu di produttu
A causa di u prezzu altu di cobalt, batterie senza cobalt hè unu di i tendenzi di sviluppu di batterie lithium-ion. LiNi à haute tension 0.5Mn1.5O4 (LNMO) cù altu densità energia teorica hè unu di i più promettenti Co-free materiali catodi in più. In più, i risultati spirimintali pruvò chì u ciculu è u rendimentu C-rate di a batteria LNMO hè migliuratu cù l'usu elettrolitu semi-solidu. Questu pò esse prupostu chì u COF anionicu hè capaci di assorbendu fortemente l'Mn3+/Mn2+ è Ni2+ attraversu l'interazione di Coulomb, frenu a so migrazione distruttiva à l'anodu. Dunque, stu travagliu serà esse 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 da 2030, guidatu da utilità è industrie. 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 u prossimu più grande i mercati per via di i so scopi di decarbonizà e so economie è a griglia annantu à u prossimu dui decennii. LATAM hà da vede u più altu ritmu di crescita à un CAGR di 21.4% perchè 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, micca solu u prezzu è a qualità deve esse cunzidiratu, altri fattori deve dinù esse tinutu in mente.
l Densità energetica
A densità di energia hè a quantità di energia almacenata per unità di volume. Più altu a densità di energia cù menu pesu è taglia hè più larga trà a carica ciculi.
l Sicurezza
A sicurità hè un altru aspettu criticu di e batterie di lithium-ion da l'esplosioni è incendi chì ponu accade durante a carica o scaricamentu, cusì hè necessariu sceglite batterie cù meccanismi di sicurità mejorati, cum'è sensori di temperatura e sustanzi inhibitori.
l Type
Una di l'ultime tendenze in l'industria di e batterie di lithium-ion hè u sviluppu di batterie-statu solidu, chì offre una gamma di benefici comu densità di energia più altu è un ciclu di vita più longu. Per esempiu, l'usu di batterie à stati solidi in vitture elettriche aumenteranu significativamente a so gamma capacità è sicurità.
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 scadenza data prima di fà a compra. E batterie di lithium ion anu un inherente più longu vita 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 seranu duranu più longu postu chì sò fatti di materiali fini in l'internu.
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