Beth yw Batris Ion Lithiwm?

1. Beth yw Batris Ion Lithiwm?

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

2. Strwythur Batris Ion Lithiwm

Yn gyffredinol mae'r rhan fwyaf o Batris Li-ion masnachol yn defnyddio cyfansoddion intercalation fel deunyddiau gweithredol. Maent fel arfer yn cynnwys sawl haen o ddeunyddiau sydd trefnu mewn trefn benodol i hwyluso'r broses electrochemical hynny yn galluogi'r batri i storio a rhyddhau egni - anod, catod, electrolyte, gwahanydd a chasglwr cerrynt.

Beth yw anod?

Fel cydran o'r batri, mae anod yn chwarae rhan bwysig yn y gallu, perfformiad, a gwydnwch y batri. Wrth godi tâl, mae'r anod graffit gyfrifol am dderbyn a storio ïonau lithiwm. Pan fydd y batri rhyddhau, mae'r ïonau lithiwm yn symud o'r anod i'r catod fel bod a 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 uchafswm capasiti o 1339 C/g (372 mAh/g). Ond gyda datblygiad technolegau, newydd ymchwiliwyd i ddeunyddiau megis silicon i wella'r dwyseddau 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 presennol. 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 (fel arfer wedi'i wneud o alwminiwm).

Beth yw electrolyt?

Fel halen lithiwm mewn toddydd organig, mae'r electrolyte yn gyfrwng ar gyfer ïonau lithiwm i symud rhwng yr anod a catod yn ystod codi tâl a rhyddhau.

Beth yw gwahanydd?

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

Beth yw casglwr cyfredol?

Mae casglwr cyfredol wedi'i gynllunio i gasglu'r cerrynt a gynhyrchir gan y electrodau batri a'i gludo i'r gylched allanol, sef Mae'n bwysig sicrhau'r 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 ym 1965. Ac argyfwng olew taro'r byd yn y 1970au, ymchwilwyr troi eu sylw at amgen ffynonellau ynni, felly y torri tir newydd a gynhyrchodd y ffurf gynharaf o'r gwnaed batri Li-ion modern oherwydd y pwysau ysgafn ac egni uchel dwysedd batris ïon lithiwm. Ar yr un pryd, Stanley Whittingham o Exxon darganfod y gellid mewnosod ïonau lithiwm mewn deunyddiau megis TiS2 i creu batri y gellir ei ailwefru 

Felly ceisiodd fasnacheiddio'r batri hwn ond methu 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 yn ddiweddarach yn y batri Li-ion masnachol cyntaf, er na wnaeth, ar ei ben ei hun, ddatrys y mater parhaus o flammability.Yr un flwyddyn, dyfeisiodd Rachid Yazami y graffit lithiwm electrod (anod). Ac yna ym 1991, lithiwm-ion aildrydanadwy cyntaf y byd dechreuodd batris ddod i mewn i'r farchnad 

Yn y 2000au, y galw am lithiwm-ion cynyddodd batris wrth i ddyfeisiau electronig cludadwy ddod yn boblogaidd, sy'n gyrru batris ïon lithiwm i fod yn fwy diogel ac yn fwy gwydn. Roedd cerbydau trydan a gyflwynwyd yn 2010au, a greodd farchnad newydd ar gyfer batris lithiwm-ion. Mae'r datblygu prosesau a deunyddiau gweithgynhyrchu newydd, megis anodau silicon ac electrolytau cyflwr solet, yn parhau 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 newydd a mae technolegau'n 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 pob un maent yn cael eu gwneud 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 cobalt ac fe'u gelwir hefyd yn batris cobalt lithiwm neu lithiwm-ion cobalt. Mae ganddyn nhw gatod cobalt ocsid ac anod carbon graffit, ac ïonau lithiwm mudo o'r anod i'r catod yn ystod rhyddhau, gyda'r llif yn bacio pan godir y batri. O ran ei gymhwyso, fe'u defnyddir mewn cludadwy dyfeisiau electronig, cerbydau trydan, a systemau storio ynni adnewyddadwy oherwydd eu hegni penodol uchel, cyfradd hunan-ollwng isel, gweithredu uchel foltedd a thymheredd eang range.But rhoi sylw i'r pryderon diogelwch yn ymwneud â'r potensial ar gyfer rhediad thermol ac ansefydlogrwydd yn uchel tymereddau.

l Lithiwm Manganîs Ocsid

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

l Ffosffad Haearn Lithiwm (LFP)

Defnyddir ffosffad fel catod mewn batris ffosffad haearn lithiwm, yn aml a elwir yn batris li-ffosffad. Mae eu gwrthiant isel wedi gwella eu thermol sefydlogrwydd 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 lithiwm-ion batris. 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'i gymharu â mathau eraill o batris lithiwm-ion, maent yn costio mwy oherwydd eu bod yn defnyddio prin a deunyddiau crai drud. Yn ogystal, mae gan batris ffosffad haearn lithiwm a foltedd gweithredu is, sy'n golygu efallai na fyddant yn addas i rai ceisiadau sydd angen foltedd uwch. Mae ei amser codi tâl hirach yn ei gwneud yn a anfantais mewn ceisiadau sy'n gofyn am ad-daliad cyflym.

l Lithiwm Nicel Manganîs Cobalt Ocsid (NMC)

Batris Lithiwm Nicel Manganîs Cobalt Ocsid, a elwir yn aml yn NMC batris, yn cael eu hadeiladu o amrywiaeth o ddeunyddiau sy'n gyffredinol yn batris lithiwm-ion. Catod wedi'i adeiladu o gymysgedd o nicel, manganîs, a cobalt yn gynwysedig. Mae ei ddwysedd ynni uchel, perfformiad beicio da, ac a oes hir wedi ei gwneud yn y dewis cyntaf mewn cerbydau trydan, storio grid systemau, a chymwysiadau perfformiad uchel eraill, sydd wedi cyfrannu ymhellach i boblogrwydd cynyddol cerbydau trydan a systemau ynni adnewyddadwy. I cynyddu cynhwysedd, defnyddir electrolytau ac ychwanegion newydd i'w alluogi i wneud hynny codi tâl i 4.4V / cell ac uwch 

Ers hynny mae tuedd tuag at Li-ion wedi'i gymysgu â'r NMC mae'r system yn gost-effeithiol ac yn darparu perfformiad da. Nicel, manganîs, ac mae cobalt yn dri defnydd gweithredol y gellir eu cyfuno'n hawdd i weddu i eang ystod o gymwysiadau systemau storio modurol ac ynni (EES) sydd eu hangen beicio aml. O hynny gallwn weld bod teulu'r NMC yn dod yn fwy amrywiol Fodd bynnag, mae ei sgîl-effeithiau o redeg i ffwrdd thermol, peryglon tân ac amgylcheddol gallai pryderon amharu ar ei ddatblygiad pellach.

l Titanate Lithiwm

Mae titanate lithiwm, a elwir yn aml yn li-titanate, yn fath o fatri sydd â a 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 yn addas iawn ar gyfer cymwysiadau pŵer uchel fel cerbydau trydan, masnachol a systemau storio ynni diwydiannol, a storio ar lefel grid 

Ynghyd a'i diogelwch a dibynadwyedd, gellid defnyddio'r batris hyn ar gyfer milwrol ac awyrofod cymwysiadau, yn ogystal â storio ynni gwynt a solar ac adeiladu smart gridiau. Ar ben hynny, yn ôl Gofod Batri, gallai'r batris hyn fod a ddefnyddir mewn systemau pŵer wrth gefn sy'n hollbwysig. Serch hynny, titanate lithiwm mae batris yn tueddu i fod yn ddrutach na batris lithiwm-ion traddodiadol sy'n ddyledus i'r broses saernïo gymhleth sydd ei hangen i'w cynhyrchu.

5.Tueddiadau Datblygu Batris Ion Lithiwm

Mae twf byd-eang gosodiadau ynni adnewyddadwy wedi cynyddu cynhyrchu ynni ysbeidiol, gan greu grid anghytbwys. Mae hyn wedi arwain at a galw am batris.while y ffocws ar allyriadau carbon sero ac angen symud i ffwrdd o danwydd ffosil, sef glo, ar gyfer cynhyrchu pŵer yn annog mwy llywodraethau i gymell gosodiadau ynni solar a gwynt. rhain mae gosodiadau yn addas ar gyfer systemau storio batri sy'n storio pŵer dros ben a gynhyrchir 

Felly, cymhellion y llywodraeth i gymell batri Li-ion mae gosodiadau hefyd yn gyrru datblygiad batris ïon lithiwm. Er enghraifft, rhagwelir y bydd maint marchnad Batris Lithiwm-Ion byd-eang NMC yn tyfu o US$ miliwn yn 2022 i US$ miliwn yn 2029; disgwylir iddo dyfu ar CAGR o % o 2023 i 2029. Ac mae anghenion cynyddol ceisiadau yn mynnu trwm rhagwelir y bydd llwythi yn gwneud batris ïon lithiwm o 3000-10000 y cyflymaf segment cynyddol 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 USD 118.15 biliwn erbyn 2030, gan arddangos cyfansawdd blynyddol cyfradd twf 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 storio ynni batri systemau (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 34.4% yn uwch CAGR oherwydd eu sylfaen twf isel. Storfa ynni preswyl a masnachol segmentau yw meysydd 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 dim allyriadau carbon, gyda chwmnïau yn gwneud addewidion sero-net yn y ddau nesaf degawdau. Mae cwmnïau telathrebu a chanolfannau data ar flaen y gad o ran lleihau allyriadau carbon gyda mwy o ffocws ar ffynonellau pŵer ynni adnewyddadwy. Pawb a fydd yn hyrwyddo datblygiad cyflym batris ïon lithiwm fel mae cwmnïau'n dod o hyd i ffyrdd o sicrhau bod copïau wrth gefn a chydbwyso grid yn ddibynadwy.

l Dadansoddiad Math o Gynnyrch

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

l Dadansoddiad Rhanbarthol

Asia-Pacific fydd y farchnad batri lithiwm-ion llonydd mwyaf erbyn 2030, wedi'i yrru gan gyfleustodau a diwydiannau. Bydd yn goddiweddyd Gogledd America a Ewrop gyda marchnad o $7.07 biliwn yn 2030, gan dyfu o $1.24 biliwn i mewn 2021 ar CAGR o 21.3%. Gogledd America ac Ewrop fydd y mwyaf nesaf marchnadoedd oherwydd eu nodau i ddatgarboneiddio eu heconomïau a'u grid dros y nesaf dau ddegawd. Bydd LATAM yn gweld y gyfradd twf uchaf ar CAGR o 21.4% oherwydd o'i 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 i'r pris a'r ansawdd fod ystyried, dylid cadw ffactorau eraill mewn cof hefyd.

l Dwysedd Ynni

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

l Diogelwch

Mae diogelwch yn agwedd hollbwysig arall ar fatris lithiwm-ion ers ffrwydradau a thanau a all ddigwydd wrth wefru neu ollwng, felly mae angen gwneud hynny 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'r datblygu batris cyflwr solet, sy'n cynnig ystod o fanteision megis dwysedd ynni uwch a chylch bywyd hirach. Er enghraifft, y defnydd o bydd batris cyflwr solet mewn ceir trydan yn cynyddu eu hystod yn sylweddol gallu a diogelwch.

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 dod i ben dyddiad cyn prynu. Mae gan batris ïon lithiwm gynhenid ​​hirach bywyd 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 para'n hirach gan eu bod wedi'u gwneud o ddeunyddiau cain y tu mewn.