VR

باتری های لیتیوم یونی چیست؟

آوریل 26, 2023

1. باتری های لیتیوم یونی چیست؟

باتری منبع انرژی الکتریکی است که از یک یا چند عدد تشکیل شده است سلول های الکتروشیمیایی با اتصالات خارجی برای تغذیه دستگاه های الکتریکی. باتری لیتیوم یون یا لیتیوم یون نوعی باتری قابل شارژ است که از آن استفاده می کند کاهش برگشت پذیر یون های لیتیوم برای ذخیره انرژی و بالا بودن آنها معروف است تراکم انرژی.


2. ساختار باتری های لیتیوم یونی

به طور کلی، بیشتر باتری های لیتیوم یون تجاری از ترکیبات درونی استفاده می کنند مواد فعال آنها به طور معمول از چندین لایه از مواد تشکیل شده اند به ترتیب خاصی برای تسهیل فرآیند الکتروشیمیایی که باتری را قادر می سازد تا انرژی را ذخیره و آزاد کند - آند، کاتد، الکترولیت، جداکننده و جمع کننده جریان.


آند چیست؟

به عنوان جزئی از باتری، آند نقش مهمی در ظرفیت، عملکرد و دوام باتری هنگام شارژ، آند گرافیت است مسئول پذیرش و ذخیره یون های لیتیوم است. وقتی باتری است تخلیه می شود، یون های لیتیوم از آند به کاتد حرکت می کنند به طوری که یک جریان الکتریکی ایجاد می شود. به طور کلی رایج ترین آند تجاری مورد استفاده است گرافیت است که در حالت کاملاً لیتیه شده LiC6 به حداکثر همبستگی دارد ظرفیت 1339 C/g (372 mAh/g). اما با توسعه فناوری ها، جدید موادی مانند سیلیکون برای بهبود چگالی انرژی مورد تحقیق قرار گرفته‌اند برای باتری های لیتیوم یون


کاتد چیست؟

کاتد برای پذیرش و آزادسازی یون‌های لیتیوم با بار مثبت در طول این مدت کار می‌کند چرخه های فعلی معمولاً از ساختار لایه ای اکسید لایه ای تشکیل شده است (مانند اکسید لیتیوم کبالت)، پلی آنیون (مانند فسفات آهن لیتیوم) یا یک اسپینل (مانند اکسید منگنز لیتیوم) که روی یک جمع کننده شارژ (معمولاً ساخته شده از آلومینیوم).


الکترولیت چیست؟

الکترولیت به عنوان یک نمک لیتیوم در یک حلال آلی به عنوان یک محیط عمل می کند برای حرکت یون های لیتیوم بین آند و کاتد در حین شارژ و تخلیه


جداکننده چیست؟

جداکننده به عنوان یک غشای نازک یا لایه ای از مواد غیر رسانا کار می کند از آند (الکترود منفی) و کاتد (الکترود مثبت) جلوگیری کنید کوتاه شدن، زیرا این لایه برای یون های لیتیوم نفوذپذیر است اما برای الکترون ها نفوذپذیر نیست. آی تی همچنین می تواند از جریان ثابت یون ها بین الکترودها در طول شارژ اطمینان حاصل کند و تخلیه. بنابراین، باتری می تواند ولتاژ پایدار را حفظ کرده و کاهش دهد خطر گرم شدن بیش از حد، احتراق یا انفجار.


کلکتور فعلی چیست؟

جمع کننده جریان برای جمع آوری جریان تولید شده توسط الکترودهای باتری را می گیرد و آن را به مدار خارجی منتقل می کند برای اطمینان از عملکرد مطلوب و طول عمر باتری مهم است. و معمولاً معمولاً از یک ورق نازک آلومینیوم یا مس ساخته می شود.



3. تاریخچه توسعه باتری های لیتیوم یونی

تحقیقات در مورد باتری های لیتیوم یون قابل شارژ به دهه 1960 برمی گردد اولین نمونه باتری CuF2/Li است که توسط ناسا در سال 1965 ساخته شد. و بحران نفت در دهه 1970 به دنیا آمد، محققان توجه خود را به جایگزین معطوف کردند منابع انرژی، بنابراین پیشرفتی که اولین شکل آن را ایجاد کرد باتری لیتیوم یون مدرن به دلیل وزن سبک و انرژی بالا ساخته شده است چگالی باتری های لیتیوم یونی در همان زمان استنلی ویتینگهام از اکسون کشف کرد که یون های لیتیوم را می توان به موادی مانند TiS2 وارد کرد ایجاد یک باتری قابل شارژ 


بنابراین او سعی کرد این باتری را تجاری کند اما به دلیل هزینه بالا و وجود لیتیوم فلزی در سلول ها شکست خورد. در سال 1980 مواد جدیدی پیدا شد که ولتاژ بالاتری را ارائه می کرد و بسیار بیشتر بود پایدار در هوا، که بعداً در اولین باتری لیتیوم یون تجاری مورد استفاده قرار گرفت، گرچه به خودی خود این مسئله را حل نکرد اشتعال پذیری. در همان سال، راشید یازمی گرافیت لیتیومی را اختراع کرد الکترود (آند). و سپس در سال 1991، اولین لیتیوم یون قابل شارژ جهان باتری ها شروع به ورود به بازار کردند. 


در سال 2000، تقاضا برای لیتیوم یون باتری‌ها با محبوب شدن دستگاه‌های الکترونیکی قابل حمل، که درایوها رایج شدند، افزایش یافت باتری های لیتیوم یونی ایمن تر و بادوام تر هستند. خودروهای برقی بودند در سال 2010 معرفی شد که بازار جدیدی برای باتری های لیتیوم یون ایجاد کرد. این توسعه فرآیندهای جدید تولید و مواد، مانند آند سیلیکون و الکترولیت های حالت جامد، به بهبود عملکرد و ایمنی ادامه دادند باتری های لیتیوم یونی امروزه باتری‌های لیتیوم یونی ضروری شده‌اند زندگی روزمره ما، بنابراین تحقیق و توسعه مواد جدید و فن آوری ها برای بهبود عملکرد، کارایی و ایمنی ادامه دارند این باتری ها



4. انواع باتری های لیتیوم یونی

باتری‌های لیتیوم یونی در اشکال و اندازه‌های مختلف و نه همه وجود دارند آنها برابر می شوند. به طور معمول پنج نوع باتری لیتیوم یونی وجود دارد.


l اکسید لیتیوم کبالت

باتری های لیتیوم اکسید کبالت از کربنات لیتیوم و کبالت و همچنین به عنوان باتری های لیتیوم کبالت یا لیتیوم یون کبالت شناخته می شوند. آنها یک کاتد اکسید کبالت و یک آند کربن گرافیت و یون لیتیوم دارند. در حین تخلیه از آند به کاتد مهاجرت می کنند و جریان معکوس می شود هنگامی که باتری شارژ می شود. در مورد کاربرد آن، آنها در قابل حمل استفاده می شوند دستگاه های الکترونیکی، وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های ذخیره انرژی تجدید پذیر به دلیل انرژی ویژه بالا، نرخ خود تخلیه کم، عملکرد بالا ولتاژ و دامنه دما گسترده است. اما به نگرانی های ایمنی توجه کنید مربوط به پتانسیل فرار حرارتی و ناپایداری در بالا دما


l لیتیوم اکسید منگنز

اکسید منگنز لیتیوم (LiMn2O4) یک ماده کاتدی است که معمولاً استفاده می شود. در باتری های لیتیوم یونی. فن آوری برای این نوع باتری ها در ابتدا بود در دهه 1980 با اولین انتشار در تحقیقات مواد کشف شد بولتن در سال 1983 یکی از مزایای LiMn2O4 این است که حرارتی خوبی دارد. پایداری، به این معنی که کمتر احتمال دارد فرار حرارتی را تجربه کند، که همچنین نسبت به سایر انواع باتری لیتیوم یون ایمن تر هستند. علاوه بر این، منگنز است فراوان و به طور گسترده در دسترس است، که آن را به گزینه ای پایدارتر در مقایسه تبدیل می کند برای کاتد کردن موادی که حاوی منابع محدودی مانند کبالت هستند. در نتیجه، آنها اغلب در تجهیزات و دستگاه های پزشکی، ابزار برقی، برق یافت می شوند موتور سیکلت و کاربردهای دیگر با وجود مزایای آن، LiMn2O4 فقیرتر است پایداری دوچرخه سواری در مقایسه با LiCoO2، به این معنی که ممکن است به مقدار بیشتری نیاز داشته باشد جایگزینی مکرر، بنابراین ممکن است برای ذخیره انرژی طولانی مدت مناسب نباشد سیستم های.


l لیتیوم فسفات آهن (LFP)

فسفات اغلب به عنوان کاتد در باتری های لیتیوم فسفات آهن استفاده می شود به عنوان باتری لی فسفات شناخته می شود. مقاومت کم آنها باعث بهبود حرارت آنها شده است ثبات و ایمنی آنها همچنین به دلیل دوام و چرخه عمر طولانی مشهور هستند. که آنها را به مقرون به صرفه ترین گزینه برای سایر انواع لیتیوم یون تبدیل می کند باتری ها در نتیجه، این باتری ها اغلب در دوچرخه های برقی استفاده می شوند و سایر کاربردهایی که به چرخه عمر طولانی و سطح بالایی از ایمنی نیاز دارند. اما معایب آن توسعه سریع آن را دشوار می کند. اولا، در مقایسه با انواع دیگر باتری های لیتیوم یونی، به دلیل استفاده از باتری های کمیاب، هزینه بیشتری دارند مواد اولیه گران قیمت علاوه بر این، باتری های لیتیوم آهن فسفات دارای یک ولتاژ کاری پایین تر، به این معنی که ممکن است برای برخی مناسب نباشند کاربردهایی که نیاز به ولتاژ بالاتری دارند. مدت زمان شارژ طولانی تر آن باعث می شود عیب در برنامه هایی که نیاز به شارژ سریع دارند.


l لیتیوم نیکل منگنز اکسید کبالت (NMC)

باتری های لیتیوم نیکل منگنز کبالت اکسید که اغلب به عنوان NMC شناخته می شوند باتری‌ها از مواد مختلفی ساخته شده‌اند که در همه کاره هستند باتری های لیتیوم یونی کاتدی ساخته شده از ترکیبی از نیکل، منگنز و کبالت گنجانده شده است. چگالی انرژی بالا، عملکرد دوچرخه سواری خوب، و a طول عمر طولانی آن را به اولین انتخاب در وسایل نقلیه الکتریکی، ذخیره سازی شبکه تبدیل کرده است سیستم‌ها و سایر برنامه‌های کاربردی با کارایی بالا، که بیشتر کمک کرده است به محبوبیت فزاینده وسایل نقلیه الکتریکی و سیستم های انرژی تجدید پذیر. به افزایش ظرفیت، الکترولیت ها و مواد افزودنی جدید برای فعال کردن آن استفاده می شود شارژ به 4.4V/cell و بالاتر. 


از آن زمان، گرایشی به سوی لیتیوم یون ترکیب شده با NMC وجود دارد این سیستم مقرون به صرفه است و عملکرد خوبی را ارائه می دهد. نیکل، منگنز، و کبالت سه ماده فعال هستند که ممکن است به راحتی با هم ترکیب شوند تا با یک پهنا سازگار شوند طیف وسیعی از کاربردهای خودرو و سیستم های ذخیره انرژی (EES) که نیاز دارند دوچرخه سواری مکرر که از آن ما می توانیم ببینیم که خانواده NMC در حال افزایش است متنوع با این حال، عوارض جانبی آن ناشی از فرار حرارتی، خطرات آتش سوزی و محیطی است نگرانی ها ممکن است مانع توسعه بیشتر آن شود.


l لیتیوم تیتانات

لیتیوم تیتانات که اغلب به عنوان لی تیتانات شناخته می شود، نوعی باتری است که دارای یک تعداد روزافزون استفاده به دلیل داشتن فناوری نانو برتر، قادر است با حفظ ولتاژ پایدار، به سرعت شارژ و دشارژ می شود که باعث می شود مناسب برای کاربردهای پرقدرت مانند وسایل نقلیه الکتریکی، تجاری و سیستم های ذخیره سازی انرژی صنعتی و ذخیره سازی در سطح شبکه. 


همراه با آن ایمنی و قابلیت اطمینان، این باتری ها را می توان برای نظامی و هوا فضا استفاده کرد کاربردها، و همچنین ذخیره انرژی باد و خورشید و ساخت هوشمند شبکه ها علاوه بر این، با توجه به فضای باتری، این باتری ها می توانند در پشتیبان گیری های حیاتی سیستم قدرت استفاده می شود. با این وجود، لیتیوم تیتانات باتری‌ها نسبت به باتری‌های لیتیوم یون سنتی گران‌تر هستند به فرآیند پیچیده ساخت مورد نیاز برای تولید آنها.



5. روند توسعه باتری های لیتیوم یونی

رشد جهانی تاسیسات انرژی های تجدیدپذیر افزایش یافته است تولید متناوب انرژی، ایجاد یک شبکه نامتعادل. این امر منجر به الف تقاضا برای باتری. در حالی که تمرکز بر انتشار کربن صفر و نیاز به حرکت است دور از سوخت‌های فسیلی، یعنی زغال‌سنگ، برای تولید برق بیشتر می‌شود دولت ها برای ایجاد انگیزه در تاسیسات انرژی خورشیدی و بادی اینها تاسیسات خود را به سیستم های ذخیره سازی باتری که انرژی اضافی را ذخیره می کنند، می دهند تولید شده است. 


بنابراین، مشوق های دولت برای ایجاد انگیزه باتری لیتیوم یونی تاسیسات همچنین باعث توسعه باتری های لیتیوم یونی می شود. مثلا، پیش‌بینی می‌شود که اندازه بازار جهانی باتری‌های لیتیوم یونی NMC از دلار آمریکا افزایش یابد میلیون دلار در سال 2022 به میلیون دلار آمریکا در سال 2029؛ انتظار می رود با CAGR % رشد کند از 2023 تا 2029. و نیازهای روزافزون برنامه های کاربردی سنگین پیش بینی می شود که باتری های لیتیوم یونی 3000-10000 سریع ترین باشند. بخش رو به رشد در طول دوره پیش بینی (2022-2030).



6. تجزیه و تحلیل سرمایه گذاری باتری های لیتیوم یون

پیش بینی می شود صنعت بازار باتری های لیتیوم یونی از 51.16 دلار رشد کند میلیارد دلار در سال 2022 به 118.15 میلیارد دلار تا سال 2030، نشان دهنده ترکیب سالانه نرخ رشد 4.72٪ در طول دوره پیش بینی (2022-2030) که بستگی به چندین عامل


l تجزیه و تحلیل کاربر نهایی

تاسیسات بخش آب و برق محرک های کلیدی برای ذخیره انرژی باتری هستند سیستم ها (BESS). انتظار می رود این بخش از 2.25 میلیارد دلار در سال 2021 به رشد برسد 5.99 میلیارد دلار در سال 2030 با CAGR 11.5٪. باتری های لیتیوم یونی 34.4 درصد بالاتر را نشان می دهند. CAGR به دلیل پایه رشد کم آنها. ذخیره سازی انرژی مسکونی و تجاری بخش‌ها دیگر مناطق با پتانسیل بازار بزرگ به میزان 5.51 میلیارد دلار در سال 2030 هستند. از 1.68 میلیارد دلار در سال 2021. بخش صنعتی به حرکت خود به سمت ادامه می دهد انتشار کربن صفر، با شرکت هایی که در دو دوره بعدی تعهدات خالص صفر را می دهند دهه ها شرکت های مخابراتی و مراکز داده در خط مقدم کاهش هستند انتشار کربن با تمرکز بیشتر بر منابع انرژی تجدید پذیر. همه که باعث توسعه سریع باتری های لیتیوم یونی می شود شرکت ها راه هایی را برای اطمینان از پشتیبان گیری قابل اعتماد و تعادل شبکه پیدا می کنند.


l تجزیه و تحلیل نوع محصول

به دلیل قیمت بالای کبالت، باتری بدون کبالت یکی از این موارد است روند توسعه باتری های لیتیوم یونی ولتاژ بالا LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) با چگالی انرژی نظری بالا یکی از امیدوارکننده ترین Co-free است مواد کاتدی در ادامه. علاوه بر این، نتایج تجربی ثابت کرد که دوچرخه سواری و عملکرد C-rate باتری LNMO با استفاده از آن بهبود می یابد الکترولیت نیمه جامد این را می توان پیشنهاد کرد که COF آنیونی قادر به انجام آن است جذب قوی Mn3+/Mn2+ و Ni2+ از طریق برهمکنش کولن، مهار مهاجرت مخرب آنها به آند. بنابراین، این کار خواهد شد برای تجاری سازی مواد کاتد LNMO مفید باشد.


l تجزیه و تحلیل منطقه ای

آسیا و اقیانوسیه بزرگترین بازار باتری های لیتیوم یون ثابت خواهد بود 2030، توسط آب و برق و صنایع هدایت می شود. از آمریکای شمالی پیشی خواهد گرفت و اروپا با بازار 7.07 میلیارد دلاری در سال 2030، از 1.24 میلیارد دلار در 2021 در CAGR 21.3٪. آمریکای شمالی و اروپا بزرگترین کشورهای بعدی خواهند بود بازارها به دلیل اهداف آنها برای کربن زدایی اقتصاد و شبکه خود در آینده است دو دهه. LATAM بالاترین نرخ رشد را در CAGR 21.4٪ خواهد دید زیرا اندازه کوچکتر و پایه کم آن.



7. چیزهایی که باید برای باتری های لیتیوم یونی با کیفیت بالا در نظر بگیرید

هنگام خرید اینورتر خورشیدی نوری، نه تنها قیمت و کیفیت آن باید باشد در نظر گرفته شده، عوامل دیگری نیز باید در نظر گرفته شود.


l چگالی انرژی

چگالی انرژی مقدار انرژی ذخیره شده در واحد حجم است. بالاتر چگالی انرژی با وزن و اندازه کمتر بین شارژ گسترده تر است چرخه ها


l ایمنی

ایمنی یکی دیگر از جنبه های حیاتی باتری های لیتیوم یونی پس از انفجار است و آتش سوزی هایی که ممکن است در هنگام شارژ یا دشارژ رخ دهد، لذا لازم است باتری هایی را با مکانیسم های ایمنی بهبود یافته مانند سنسورهای دما انتخاب کنید و مواد بازدارنده


l تایپ کنید

یکی از آخرین روندها در صنعت باتری لیتیوم یونی است توسعه باتری های حالت جامد، که طیف وسیعی از مزایای مانند چگالی انرژی بیشتر و چرخه عمر طولانی تر. به عنوان مثال، استفاده از باتری های حالت جامد در خودروهای الکتریکی به طور قابل توجهی برد آنها را افزایش می دهند قابلیت و ایمنی

l نرخ شارژ

سرعت شارژ بستگی به سرعت شارژ ایمن باتری دارد. گاهی اوقات شارژ باتری قبل از استفاده طولانی مدت طول می کشد.

l طول عمر

هیچ باتری برای تمام عمر کار نمی کند اما تاریخ انقضا دارد. انقضا را بررسی کنید تاریخ قبل از خرید باتری های لیتیوم یون ذاتی طولانی تر هستند عمر با توجه به مواد شیمیایی آن است، اما هر باتری بسته به آن با یکدیگر متفاوت است نوع، مشخصات و نحوه ساخت آنها. باتری های با کیفیت بالا خواهد بودماندگاری بیشتری دارند زیرا از مواد ظریف داخل ساخته شده اند.


اطلاعات اولیه
  • سال تاسیس
    --
  • نوع کسب و کار
    --
  • کشور / منطقه
    --
  • صنعت اصلی
    --
  • محصولات اصلی
    --
  • شرکت حقوقی شرکت
    --
  • کل کارکنان
    --
  • ارزش خروجی سالانه
    --
  • بازار صادرات
    --
  • مشتریان همکاری کردند
    --
Chat with Us

درخواست خود را ارسال کنید

زبان دیگری انتخاب کنید
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
زبان فعلی:فارسی