Beth yw Batris Ion Lithiwm

1 Beth yw Batris Ion Lithiwm?

Mae batri yn ffynhonnell pŵer trydan sy'n cynnwys un neu fwy o gelloedd electrocemegol gyda chysylltiadau allanol ar gyfer pweru dyfeisiau trydanol Mae batri lithiwm-ion neu Li-ion yn fath o batri aildrydanadwy sy'n defnyddio'r gostyngiad cildroadwy o ïonau lithiwm i storio ynni ac mae'n enwog eu dwysedd ynni uchel.

2 Strwythur Batris Ion Lithiwm

Yn gyffredinol, mae'r rhan fwyaf o Batris Li-ion masnachol yn defnyddio cyfansoddion intercalation fel deunyddiau gweithredol. Yn nodweddiadol maent yn cynnwys sawl haen o ddeunyddiau sy'n cael eu trefnu mewn trefn benodol i hwyluso'r broses electrocemegol sy'n galluogi'r batri i storio a rhyddhau egni - anod, catod, electrolyt, gwahanydd a chasglwr cerrynt.

Beth yw anod?

Fel rhan o'r batri, mae anod yn chwarae rhan bwysig yng nghapasiti, perfformiad a gwydnwch y batri. Wrth godi tâl, mae'r anod graffit yn gyfrifol am dderbyn a storio ïonau lithiwm. Pan fydd y batri yn cael ei ollwng, mae'r ïonau lithiwm yn symud o'r anod i'r catod fel bod cerrynt trydan yn cael ei greu. Yn gyffredinol, yr anod mwyaf cyffredin a ddefnyddir yn fasnachol yw graffit, sydd yn ei gyflwr lithiated llawn o LiC6 yn cyfateb i gapasiti mwyaf posibl o 1339 C/g (372 mAh/g) Ond gyda datblygiad technolegau, ymchwiliwyd i ddeunyddiau newydd megis silicon i wella'r dwysedd ynni ar gyfer batris lithiwm-ion.

Beth yw catod?

Mae catod yn gweithio i dderbyn a rhyddhau ïonau lithiwm â gwefr bositif yn ystod cylchoedd cyfredol. Fel arfer mae'n cynnwys strwythur haenog o ocsid haenog (fel lithiwm cobalt ocsid), polyanion (fel ffosffad haearn lithiwm) neu asgwrn cefn (fel lithiwm manganîs ocsid) wedi'i orchuddio ar gasglwr gwefr (wedi'i wneud o alwminiwm fel arfer) 

Beth yw electrolyt?

Fel halen lithiwm mewn toddydd organig, mae'r electrolyte yn gyfrwng i ïonau lithiwm symud rhwng yr anod a'r catod wrth godi tâl a gollwng.

Beth yw gwahanydd?

Fel pilen denau neu haen o ddeunydd nad yw'n ddargludol, mae gwahanydd yn gweithio i atal yr anod (electrod negyddol) a'r catod (electrod positif) rhag byrhau, gan fod yr haen hon yn athraidd i ïonau lithiwm ond nid i electronau. Gall hefyd sicrhau llif cyson ïonau rhwng yr electrodau wrth wefru a gollwng. Felly, gall y batri gynnal foltedd sefydlog a lleihau'r risg o orboethi, hylosgi neu ffrwydrad.

Beth yw casglwr cyfredol?

Mae'r casglwr presennol wedi'i gynllunio i gasglu'r cerrynt a gynhyrchir gan electrodau'r batri a'i gludo i'r gylched allanol, sy'n bwysig i sicrhau perfformiad gorau posibl a hirhoedledd y batri. Ac fel arfer fe'i gwneir fel arfer o ddalen denau o alwminiwm neu gopr.

3 Hanes Datblygiad Batris Ion Lithiwm

Mae ymchwil ar fatris Li-ion aildrydanadwy yn dyddio i'r 1960au, un o'r enghreifftiau cynharaf yw batri CuF2/Li a ddatblygwyd gan NASA yn 1965 Ac argyfwng olew yn taro'r byd yn y 1970au, trodd ymchwilwyr eu sylw at ffynonellau ynni amgen, felly gwnaed y datblygiad arloesol a gynhyrchodd ffurf gynharaf y batri Li-ion modern oherwydd pwysau ysgafn a dwysedd ynni uchel batris ïon lithiwm. Ar yr un pryd, darganfu Stanley Whittingham o Exxon y gellid mewnosod ïonau lithiwm mewn deunyddiau fel TiS2 i greu batri y gellir ei ailwefru. 

Felly ceisiodd fasnacheiddio'r batri hwn ond methodd oherwydd y gost uchel a phresenoldeb lithiwm metelaidd yn y celloedd. Ym 1980 canfuwyd bod deunydd newydd yn cynnig foltedd uwch ac roedd yn llawer mwy sefydlog mewn aer, a fyddai'n cael ei ddefnyddio'n ddiweddarach yn y batri Li-ion masnachol cyntaf, er na wnaeth, ar ei ben ei hun, ddatrys y mater parhaus o flammability.The yr un flwyddyn, dyfeisiodd Rachid Yazami yr electrod graffit lithiwm (anod). Ac yna ym 1991, dechreuodd batris lithiwm-ion aildrydanadwy cyntaf y byd ddod i mewn i'r farchnad. Yn y 2000au, cynyddodd y galw am batris lithiwm-ion wrth i ddyfeisiau electronig cludadwy ddod yn boblogaidd, sy'n gyrru batris ïon lithiwm i fod yn fwy diogel ac yn fwy gwydn. Cyflwynwyd cerbydau trydan yn y 2010au, a greodd farchnad newydd ar gyfer batris lithiwm-ion 

Parhaodd datblygiad prosesau a deunyddiau gweithgynhyrchu newydd, megis anodau silicon ac electrolytau cyflwr solet, i wella perfformiad a diogelwch batris lithiwm-ion. Y dyddiau hyn, mae batris lithiwm-ion wedi dod yn hanfodol yn ein bywydau bob dydd, felly mae ymchwil a datblygu deunyddiau a thechnolegau newydd yn parhau i wella perfformiad, effeithlonrwydd a diogelwch y batris hyn.

4.Y Mathau o Batris Ion Lithiwm

Daw batris lithiwm-ion mewn amrywiaeth o siapiau a meintiau, ac nid yw pob un ohonynt yn gyfartal. Fel rheol mae pum math o fatris lithiwm-ion.

l Lithiwm Cobalt Ocsid

Mae batris lithiwm cobalt ocsid yn cael eu cynhyrchu o lithiwm carbonad a chobalt ac fe'u gelwir hefyd yn batris cobalt lithiwm neu lithiwm-ion cobalt Mae ganddyn nhw gatod cobalt ocsid ac anod carbon graffit, ac mae ïonau lithiwm yn mudo o'r anod i'r catod wrth eu rhyddhau, gyda'r llif yn gwrthdroi pan godir y batri. O ran ei gymhwyso, fe'u defnyddir mewn dyfeisiau electronig cludadwy, cerbydau trydan, a systemau storio ynni adnewyddadwy oherwydd eu hegni penodol uchel, cyfradd hunan-ollwng isel, foltedd gweithredu uchel a thymheredd eang range.But rhowch sylw i'r pryderon diogelwch cysylltiedig i'r potensial ar gyfer rhediad thermol ac ansefydlogrwydd ar dymheredd uchel.

l Lithiwm Manganîs Ocsid

Mae Lithiwm Manganîs Ocsid (LiMn2O4) yn ddeunydd catod a ddefnyddir yn gyffredin mewn batris lithiwm-ion. Darganfuwyd y dechnoleg ar gyfer y math hwn o fatri yn y 1980au, gyda'r cyhoeddiad cyntaf yn y Bwletin Ymchwil Deunyddiau ym 1983. Un o fanteision LiMn2O4 yw bod ganddo sefydlogrwydd thermol da, sy'n golygu ei fod yn llai tebygol o brofi rhediad thermol, sydd hefyd yn fwy diogel na mathau eraill o batri lithiwm-ion. Yn ogystal, mae manganîs yn helaeth ac ar gael yn eang, sy'n ei wneud yn opsiwn mwy cynaliadwy o'i gymharu â deunyddiau catod sy'n cynnwys adnoddau cyfyngedig fel cobalt. O ganlyniad, maent i'w cael yn aml mewn offer a dyfeisiau meddygol, offer pŵer, beiciau modur trydan, a chymwysiadau eraill. Er gwaethaf ei fanteision, LiMn2O4 sefydlogrwydd beicio tlotach o gymharu â LiCoO2, sy'n golygu y gallai fod angen amnewid yn amlach, felly efallai na fydd mor addas ar gyfer systemau storio ynni hirdymor.

l Ffosffad Haearn Lithiwm (LFP)

Defnyddir ffosffad fel catod mewn batris ffosffad haearn lithiwm, a elwir yn aml yn batris li-ffosffad. Mae eu gwrthiant isel wedi gwella eu sefydlogrwydd thermol a diogelwch Maent hefyd yn enwog am wydnwch a chylch bywyd hir, sy'n eu gwneud yr opsiwn mwyaf cost-effeithiol i fathau eraill o fatris lithiwm-ion. O ganlyniad, defnyddir y batris hyn yn aml mewn beiciau trydan a chymwysiadau eraill sy'n gofyn am gylch bywyd hir a lefelau uchel o ddiogelwch Ond mae ei anfanteision yn ei gwneud hi'n anodd datblygu'n gyflym. Yn gyntaf, o gymharu â mathau eraill o batris lithiwm-ion, maent yn costio mwy oherwydd eu bod yn defnyddio deunyddiau crai prin a drud. Yn ogystal, mae gan batris ffosffad haearn lithiwm foltedd gweithredu is, sy'n golygu efallai na fyddant yn addas ar gyfer rhai ceisiadau sydd angen foltedd uwch. Mae ei amser codi tâl hirach yn ei gwneud yn anfantais mewn cymwysiadau sy'n gofyn am ad-daliad cyflym.

l Lithiwm Nicel Manganîs Cobalt Ocsid (NMC)

Mae batris Lithiwm Nickel Manganîs Cobalt Ocsid, a elwir yn aml yn batris NMC, wedi'u hadeiladu o amrywiaeth o ddeunyddiau sy'n gyffredinol mewn batris lithiwm-ion. Mae catod wedi'i adeiladu o gymysgedd o nicel, manganîs a chobalt wedi'i gynnwys Mae ei ddwysedd ynni uchel, ei berfformiad beicio da, a'i oes hir wedi'i wneud yn ddewis cyntaf mewn cerbydau trydan, systemau storio grid, a chymwysiadau perfformiad uchel eraill, sydd wedi cyfrannu ymhellach at boblogrwydd cynyddol cerbydau trydan a systemau ynni adnewyddadwy. Er mwyn cynyddu cynhwysedd, defnyddir electrolytau ac ychwanegion newydd i'w alluogi i wefru i 4.4V / cell ac uwch. Mae tueddiad tuag at Li-ion wedi'i gymysgu â'r NMC gan fod y system yn gost-effeithiol ac yn darparu perfformiad da. Mae nicel, manganîs a chobalt yn dri deunydd gweithredol y gellir eu cyfuno'n hawdd i weddu i ystod eang o gymwysiadau systemau storio modurol ac ynni (EES) sy'n gofyn am feicio aml.

 O hynny gallwn weld bod teulu'r NMC yn dod yn fwy amrywiol

Fodd bynnag, gall sgîl-effeithiau rhediad thermol, peryglon tân a phryderon amgylcheddol rwystro ei ddatblygiad pellach.

l Titanate Lithiwm

Mae titanate lithiwm, a elwir yn aml yn li-titanate, yn fath o batri sydd â nifer cynyddol o ddefnyddiau. Oherwydd ei nanotechnoleg uwchraddol, mae'n gallu gwefru a gollwng yn gyflym wrth gynnal foltedd sefydlog, sy'n ei gwneud yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel fel cerbydau trydan, systemau storio ynni masnachol a diwydiannol, a storio lefel grid. Ynghyd â'i ddiogelwch a'i ddibynadwyedd, gellid defnyddio'r batris hyn ar gyfer cymwysiadau milwrol ac awyrofod, yn ogystal â storio ynni gwynt a solar ac adeiladu gridiau smart. At hynny, yn ôl Gofod Batri, gellid defnyddio'r batris hyn mewn copïau wrth gefn sy'n hanfodol i'r system bŵer Serch hynny, mae batris titanate lithiwm yn dueddol o fod yn ddrutach na batris lithiwm-ion traddodiadol oherwydd y broses saernïo gymhleth sy'n ofynnol i'w cynhyrchu.

5.Tueddiadau Datblygu Batris Ion Lithiwm

Mae twf byd-eang gosodiadau ynni adnewyddadwy wedi cynyddu cynhyrchiant ynni ysbeidiol, gan greu grid anghytbwys. Mae hyn wedi arwain at alw am fatris.while y ffocws ar allyriadau carbon sero a'r angen i symud i ffwrdd oddi wrth danwydd ffosil, sef glo, ar gyfer cynhyrchu pŵer yn annog mwy o lywodraethau i gymell gosodiadau ynni solar a gwynt. Mae'r gosodiadau hyn yn addas ar gyfer systemau storio batris sy'n storio gormod o bŵer a gynhyrchir. Felly, mae cymhellion y llywodraeth i gymell gosodiadau batri Li-ion hefyd yn gyrru datblygiad batris ïon lithiwm Er enghraifft, rhagwelir y bydd maint marchnad Batris Lithiwm-Ion NMC byd-eang yn tyfu o US$ miliwn yn 2022 i UD$ miliwn yn 2029; disgwylir iddo dyfu ar CAGR o % o 2023 i 2029  A rhagwelir y bydd anghenion cynyddol cymwysiadau sy'n galw am lwythi trwm yn gwneud batris ïon lithiwm o 3000-10000 y segment sy'n tyfu gyflymaf yn ystod y cyfnod a ragwelir (2022-2030).

6 Dadansoddiad buddsoddiad o Batris Ion Lithiwm

Rhagwelir y bydd diwydiant marchnad batris ïon lithiwm yn tyfu o USD 51.16 biliwn yn 2022 i $ 118.15 biliwn erbyn 2030, gan arddangos cyfradd twf blynyddol cyfansawdd o 4.72% yn ystod y cyfnod a ragwelir (2022-2030), sy'n dibynnu ar sawl ffactor.

l Dadansoddiad Defnyddiwr Terfynol

Mae gosodiadau sector cyfleustodau yn yrwyr allweddol ar gyfer systemau storio ynni batri (BESS). Disgwylir i'r segment hwn dyfu o $2.25 biliwn yn 2021 i $5.99 biliwn yn 2030 ar CAGR o 11.5%.  Mae batris Li-ion yn dangos CAGR uwch o 34.4% oherwydd eu sylfaen twf isel. Mae segmentau storio ynni preswyl a masnachol yn feysydd eraill sydd â photensial marchnad mawr o $5.51 biliwn yn 2030, o $1.68 biliwn yn 2021. Mae'r sector diwydiannol yn parhau â'i orymdaith tuag at allyriadau carbon sero, gyda chwmnïau'n gwneud addewidion sero net yn ystod y ddau ddegawd nesaf. Mae cwmnïau telathrebu a chanolfannau data ar flaen y gad o ran lleihau allyriadau carbon gyda ffocws cynyddol ar ffynonellau pŵer ynni adnewyddadwy Bydd pob un ohonynt yn hyrwyddo datblygiad cyflym o  batris ïon lithiwm wrth i gwmnïau ddod o hyd i ffyrdd o sicrhau wrth gefn dibynadwy a chydbwyso grid.

l Dadansoddiad Math o Gynnyrch

Oherwydd pris uchel cobalt, mae batri di-cobalt yn un o dueddiadau datblygu batris lithiwm-ion. Uchel-foltedd LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) gyda dwysedd ynni damcaniaethol uchel yn un o'r rhai mwyaf addawol deunyddiau catod Co-rhad ac am ddim yn y pellach. Ymhellach, profodd y canlyniadau arbrofol fod perfformiad beicio a chyfradd C batri LNMO yn cael ei wella trwy ddefnyddio'r electrolyt lled-solet. Gellir cynnig hyn bod y COF anionig yn gallu amsugno'n gryf y Mn3+/Mn2+ a Ni2+ drwy ryngweithio Coulomb, gan atal eu mudo dinistriol i'r anod. Felly, bydd y gwaith hwn o fudd i fasnacheiddio deunydd catod LNMO.

l Dadansoddiad Rhanbarthol

Asia-Môr Tawel fydd y farchnad batri lithiwm-ion llonydd fwyaf erbyn 2030, wedi'i gyrru gan gyfleustodau a diwydiannau. Bydd yn goddiweddyd Gogledd America ac Ewrop gyda marchnad o $7.07 biliwn yn 2030, gan dyfu o $1.24 biliwn yn 2021 ar CAGR o 21.3%. Gogledd America ac Ewrop fydd y marchnadoedd mwyaf nesaf oherwydd eu nodau i ddatgarboneiddio eu heconomïau a'u grid dros y ddau ddegawd nesaf. Bydd LATAM yn gweld y gyfradd twf uchaf ar CAGR o 21.4% oherwydd ei faint llai a'i sylfaen isel.

7 Pethau i'w Hystyried ar gyfer Batris Ion Lithiwm o Ansawdd Uchel

Wrth brynu gwrthdröydd solar optegol, nid yn unig y mae'n rhaid ystyried y pris a'r ansawdd, dylid cofio ffactorau eraill hefyd.

l Dwysedd Ynni

Dwysedd ynni yw faint o ynni sy'n cael ei storio fesul cyfaint uned. Mae dwysedd ynni uwch gyda llai o bwysau a maint yn fwy helaeth rhwng cylchoedd codi tâl.

l  Diogelwch

Mae diogelwch yn agwedd hanfodol arall ar fatris lithiwm-ion ers ffrwydradau a thanau a all ddigwydd wrth wefru neu ollwng, felly mae angen dewis batris gyda gwell mecanweithiau diogelwch, megis synwyryddion tymheredd a sylweddau ataliol.

l Math

Un o'r tueddiadau diweddaraf yn y diwydiant batri lithiwm-ion yw datblygu batris cyflwr solet, sy'n cynnig ystod o fanteision megis dwysedd ynni uwch a chylch bywyd hirach. Er enghraifft, bydd defnyddio batris cyflwr solet mewn ceir trydan yn cynyddu eu gallu a'u diogelwch amrediad yn sylweddol.

l Cyfradd codi tâl

Mae'r gyfradd codi tâl yn dibynnu ar ba mor gyflym y codir y batri yn ddiogel. Weithiau mae'r batri yn cymryd amser hir i wefru cyn y gellir eu defnyddio.

l Oes

 Nid oes batri yn rhedeg am oes gyfan ond mae ganddo ddyddiad dod i ben. Gwiriwch y dyddiad dod i ben cyn prynu. Mae gan batris ïon lithiwm fywyd hirach cynhenid ​​oherwydd ei gemeg ond mae pob batri yn wahanol i'w gilydd yn dibynnu ar y math, y manylebau a'r ffordd y cânt eu gwneud. Bydd batris o ansawdd uchel yn para'n hirach gan eu bod wedi'u gwneud o ddeunyddiau cain y tu mewn.