Wat is Lithium Ion Batterijen

1 Wat is Lithium Ion Batterijen?

In batterij is in boarne fan elektryske krêft dy't bestiet út ien of mear elektrogemyske sellen mei eksterne ferbiningen foar it oandriuwen fan elektryske apparaten In lithium-ion- as Li-ion-batterij is in soarte oplaadbare batterij dy't de omkearbere reduksje fan lithium-ionen brûkt om enerzjy op te slaan en is ferneamd om har hege enerzjytichtens.

2 De struktuer fan Lithium Ion Batterijen

Yn 't algemien brûke de measte kommersjele Li-ion-batterijen ynterkalaasjeferbiningen as aktive materialen. Se besteane typysk út ferskate lagen fan materialen dy't yn in spesifike folchoarder binne arranzjearre om it elektrogemyske proses te fasilitearjen dat de batterij mooglik makket om enerzjy op te slaan en frij te meitsjen - anode, kathode, elektrolyt, skieding en stroomkollektor.

Wat is anode?

As komponint fan 'e batterij spilet anode in wichtige rol yn' e kapasiteit, prestaasjes en duorsumens fan 'e batterij. By it opladen is de grafytanode ferantwurdlik foar it akseptearjen en opslaan fan lithiumionen. As de batterij ûntslein wurdt, ferpleatse de lithiumionen fan 'e anode nei de katode, sadat in elektryske stroom ûntstiet. Yn 't algemien is de meast foarkommende kommersjeel brûkte anode grafyt, dy't yn syn folslein lithiated steat fan LiC6 korrelearret mei in maksimale kapasiteit fan 1339 C / g (372 mAh / g) Mar mei de ûntwikkeling fan technologyen binne nije materialen lykas silisium ûndersocht om de enerzjydichtheden foar lithium-ion-batterijen te ferbetterjen.

Wat is kathode?

Cathode wurket om posityf opladen lithium-ionen te akseptearjen en frij te meitsjen tidens hjoeddeistige syklusen. It bestiet ornaris út in laach struktuer fan in laach okside (lykas lithium kobalt okside), in polyanion (lykas lithium izer fosfaat) of in spinel (lykas lithium mangaan okside) coated op in lading samler (meastal makke fan aluminium) 

Wat is elektrolyt?

As lithiumsâlt yn in organysk oplosmiddel tsjinnet de elektrolyt as medium foar lithiumionen om te bewegen tusken de anode en kathode by it opladen en ûntladen.

Wat is separator?

As in tinne membraan of laach fan net-geleidend materiaal, skieding wurket om te foarkommen dat de anode (negative elektrode) en kathode (positive elektrode) út shorting, sûnt dizze laach is permeabel foar lithium-ionen mar net foar elektroanen. It kin ek soargje foar de fêste stream fan ioanen tusken de elektroden tidens opladen en ûntladen. Dêrom kin de batterij in stabile spanning behâlde en it risiko fan oververhitting, ferbaarning of eksploazje ferminderje.

Wat is hjoeddeistige samler?

Stromsamler is ûntworpen om de stroom te sammeljen produsearre troch de elektroden fan 'e batterij en it ferfiert nei it eksterne sirkwy, wat wichtich is om optimale prestaasjes en langstme fan' e batterij te garandearjen. En normaal wurdt it typysk makke fan in tinne blêd fan aluminium of koper.

3 De ûntwikkelingsskiednis fan lithium-ionbatterijen

Undersyk nei oplaadbare Li-ion-batterijen datearret út 'e jierren 1960, ien fan 'e ierste foarbylden is in CuF2/Li-batterij ûntwikkele troch NASA yn 1965 En oaljekrisis sloech de wrâld yn 'e jierren '70, ûndersikers draaiden har oandacht nei alternative boarnen fan enerzjy, sadat de trochbraak dy't de ierste foarm fan' e moderne Li-ion-batterij produsearre waard makke fanwege it lichte gewicht en hege enerzjytichtens fan lithium-ion-batterijen. Tagelyk ûntduts Stanley Whittingham fan Exxon dat lithium-ionen kinne wurde ynfoege yn materialen lykas TiS2 om in oplaadbare batterij te meitsjen 

Dat hy besocht dizze batterij te kommersjalisearjen, mar mislearre troch de hege kosten en de oanwêzigens fan metallysk lithium yn 'e sellen. Yn 1980 waard nij materiaal fûn om in hegere spanning te bieden en wie folle stabiler yn 'e loft, dy't letter brûkt wurde soe yn' e earste kommersjele Li-ion-batterij, hoewol it net, op himsels, it oanhâldende probleem fan flammabiliteit oploste. itselde jier, Rachid Yazami útfûn de lithium grafyt elektrodes (anode). En doe yn 1991 begûnen de earste oplaadbare lithium-ion-batterijen fan 'e wrâld de merk yn te kommen. Yn 'e 2000's naam de fraach nei lithium-ion-batterijen ta, doe't draachbere elektroanyske apparaten populêr waarden, wat lithium-ion-batterijen driuwt om feiliger en duorsumer te wêzen. Elektryske auto's waarden yn 'e 2010's yntrodusearre, wat in nije merk makke foar lithium-ion-batterijen 

De ûntwikkeling fan nije produksjeprosessen en materialen, lykas silisiumanodes en elektrolyten yn fêste steat, bleau de prestaasjes en feiligens fan lithium-ion-batterijen ferbetterje. Tsjintwurdich binne lithium-ion-batterijen essensjeel wurden yn ús deistich libben, sadat it ûndersyk en ûntwikkeling fan nije materialen en technologyen trochgean om de prestaasjes, effisjinsje en feiligens fan dizze batterijen te ferbetterjen.

4.De Soarten Lithium Ion Batterijen

Lithium-ion batterijen komme yn in ferskaat oan foarmen en maten, en net allegearre binne makke gelyk. Normaal binne d'r fiif soarten lithium-ion-batterijen.

l lithium kobalt okside

Lithium kobalt okside batterijen wurde makke fan lithium karbonaat en kobalt en wurde ek bekend as lithium kobaltaat of lithium-ion kobalt batterijen Se hawwe in kobalt okside kathode en in grafyt koalstof anode, en lithium ioanen migrearje fan 'e anode nei de kathode by ûntslach, mei de stream omkearde as de batterij wurdt opladen. Wat de tapassing oanbelanget, wurde se brûkt yn draachbere elektroanyske apparaten, elektryske auto's en systemen foar opslach fan duorsume enerzjy fanwege har hege spesifike enerzjy, lege selsûntladingsrate, hege wurkspanning en breed temperatuerberik. nei it potinsjeel foar thermyske runaway en instabiliteit by hege temperatueren.

l Lithium Mangaan Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) is in katodemateriaal dat ornaris brûkt wurdt yn lithium-ion-batterijen. Ien fan 'e foardielen fan LiMn2O4 is dat it in goede termyske stabiliteit hat, wat betsjut dat it minder kâns is om thermyske runaway te belibjen, dy't ek feiliger binne as oare typen lithium-ionbatterijen. Derneist is mangaan oerfloedich en breed beskikber, wat it in duorsumer opsje makket yn ferliking mei kathodematerialen dy't beheinde boarnen lykas kobalt befetsje. As resultaat wurde se faak fûn yn medyske apparatuer en apparaten, elektryske ark, elektryske motorfytsen en oare applikaasjes. Nettsjinsteande syn foardielen is LiMn2O4 earmere fytsstabiliteit yn ferliking mei LiCoO2, wat betsjut dat it faker ferfanging nedich is, dus it kin net sa geskikt wêze foar systemen op lange termyn enerzjy opslach.

l Lithium Iron Fosfaat (LFP)

Fosfaat wurdt brûkt as kathode yn lithium izeren fosfaat batterijen, faak bekend as li-fosfaat batterijen. Har lege ferset hawwe ferbettere har termyske stabiliteit en feiligens Se binne ek ferneamd om duorsumens en in lange libbenssyklus, dy't har de meast kosten-effektive opsje meitsje foar oare soarten lithium-ion-batterijen. Dêrtroch wurde dizze batterijen faak brûkt yn elektryske fytsen en oare tapassingen dy't in lange libbenssyklus en hege nivo's fan feiligens fereaskje Mar syn neidielen meitsje it dreech om fluch te ûntwikkeljen. As earste, yn ferliking mei oare soarten lithium-ion-batterijen, kostje se mear om't se seldsume en djoere grûnstoffen brûke. Derneist hawwe lithium-izerfosfaatbatterijen in legere wurkspanning, wat betsjut dat se miskien net geskikt binne foar guon tapassingen dy't in hegere spanning nedich binne. De langere oplaadtiid makket it in neidiel yn applikaasjes dy't in rappe oplaad nedich binne.

l Lithium Nikkel Mangaan Kobalt Okside (NMC)

Lithium Nickel mangaan Cobalt Oxide-batterijen, faak bekend as NMC-batterijen, wurde makke fan in ferskaat oan materialen dy't universele binne yn lithium-ion-batterijen. In kathode makke fan in miks fan nikkel, mangaan en kobalt is opnommen De hege enerzjytichtens, goede fytsprestaasjes en in lange libbensdoer hawwe it de earste kar makke yn elektryske auto's, rasteropslachsystemen, en oare hege prestaasjesapplikaasjes, wat fierder hat bydroegen oan 'e groeiende populariteit fan elektryske auto's en systemen foar duorsume enerzjy. Om de kapasiteit te ferheegjen, wurde nije elektrolyten en tafoegings brûkt om it mooglik te meitsjen om te laden nei 4.4V / sel en heger. D'r is in trend nei NMC-blend Li-ion, om't it systeem kosten-effektyf is en goede prestaasjes leveret. Nikkel, mangaan en kobalt binne trije aktive materialen dy't maklik kinne wurde kombineare om te passen oan in breed oanbod fan applikaasjes foar automotive en enerzjyopslachsystemen (EES) dy't faak fytsen nedich binne.

 Dêrút kinne wy ​​sjen dat de NMC-famylje mear ferskaat wurdt

De side-effekten fan thermyske runaway, brângefaar en miljeuproblemen kinne lykwols de fierdere ûntwikkeling hinderje.

l Lithium Titanate

Lithium titanate, faak bekend as li-titanate, is in soarte fan batterij dat hat in tanimmend oantal gebrûk. Fanwegen syn superieure nanotechnology is it yn steat om rap op te laden en te ûntladen by it behâld fan in stabile spanning, wat it goed geskikt makket foar applikaasjes mei hege krêft lykas elektryske auto's, kommersjele en yndustriële enerzjyopslachsystemen, en opslach op rasternivo. Tegearre mei har feiligens en betrouberens kinne dizze batterijen brûkt wurde foar militêre en loftfeartapplikaasjes, lykas it opslaan fan wyn- en sinne-enerzjy en it bouwen fan tûke rasters. Fierder, neffens Battery Space, kinne dizze batterijen brûkt wurde yn systeem-krityske backups foar machtsysteem Lithium-titanate-batterijen binne lykwols djoerder dan tradisjonele lithium-ion-batterijen fanwege it komplekse fabrikaazjeproses dat nedich is om se te produsearjen.

5.De ûntwikkelingstrends fan lithium-ionbatterijen

De wrâldwide groei fan ynstallaasjes foar duorsume enerzjy hat de intermitterende enerzjyproduksje ferhege, wêrtroch in net lykwichtich net is. Dit hat laat ta in fraach nei batterijen.Wylst de fokus op nul koalstofútstjit en de needsaak om fuort te gean fan fossile brânstoffen, nammentlik stienkoal, foar enerzjyproduksje mear oerheden stimulearje om sinne- en wynenerzjy-ynstallaasjes te stimulearjen. Dizze ynstallaasjes liene har foar opslachsystemen foar batterijen dy't oerstallige enerzjy opslaan. Dêrom driuwe stimulearings fan 'e regearing om Li-ion-batterijen te stimulearjen ek de ûntwikkeling fan lithium-ion-batterijen Bygelyks, de wrâldwide NMC Lithium-Ion Batterijen merkgrutte wurdt projekteare om te groeien fan US $ miljoen yn 2022 nei US $ miljoen yn 2029; it wurdt ferwachte te groeien op in CAGR fan% fan 2023 oant 2029  En de tanimmende behoeften fan tapassingen dy't swiere lesten easkje, wurdt projekteare om lithium-ionbatterijen fan 3000-10000 it rapst groeiende segmint te meitsjen yn 'e prognoseperioade (2022-2030).

6 De ynvestearring analyze fan Lithium Ion Batterijen

De merkyndustry foar lithium-ionbatterijen wurdt projekteare om te groeien fan USD 51.16 miljard yn 2022 nei USD 118.15 miljard yn 2030, mei in gearstalde jierlikse groei fan 4.72% yn 'e prognoseperioade (2022-2030), wat hinget fan ferskate faktoaren.

l End-User Analysis

Ynstallaasjes foar nutsbedriuwen binne wichtige sjauffeurs foar opslachsystemen foar batterijenerzjy (BESS). Dit segmint wurdt ferwachte te groeien fan $ 2.25 miljard yn 2021 nei $ 5.99 miljard yn 2030 by in CAGR fan 11.5%.  Li-ion-batterijen litte in hegere 34.4% CAGR sjen fanwege har lege groeibasis. Segminten foar wen- en kommersjele enerzjyopslach binne oare gebieten mei in grut merkpotinsjeel fan $ 5.51 miljard yn 2030, fan $ 1.68 miljard yn 2021. De yndustriële sektor giet troch mei syn mars nei nul koalstofútstjit, mei bedriuwen dy't net-nul beloften meitsje yn 'e kommende twa desennia. Telecom- en datacenterbedriuwen steane yn 'e foargrûn fan it ferminderjen fan koalstofútstjit mei in ferhege fokus op duorsume enerzjyboarnen Alles dat sil befoarderje de flugge ûntwikkeling fan  lithium-ion-batterijen, om't bedriuwen manieren fine om betroubere reservekopy en netbalâns te garandearjen.

l Produkt Type Analysis

Fanwegen de hege priis fan kobalt is kobaltfrije batterij ien fan 'e ûntwikkelingstrends fan lithium-ion-batterijen. High-voltage LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) mei hege teoretyske enerzjy tichtens is ien fan de meast kânsrike Co-frije kathode materialen yn de fierdere. Fierder bewiisden de eksperimintele resultaten dat de fyts- en C-rate prestaasjes fan LNMO-batterij wurdt ferbettere troch it brûken fan de semi-solide elektrolyt. Dit kin foarsteld wurde dat de anionyske COF yn steat is om de Mn3 + / Mn2 + en Ni2 + sterk te absorbearjen fia Coulomb-ynteraksje, en har destruktive migraasje nei de anode te beheinen. Dêrom sil dit wurk foardielich wêze foar de kommersjalisaasje fan LNMO-kathodemateriaal.

l Regionale Analysis

Azië-Stille Oseaan sil de grutste stasjonêre lithium-ion-batterijmerk wêze yn 2030, dreaun troch nutsbedriuwen en yndustry. It sil Noard-Amearika en Jeropa ynhelje mei in merk fan $ 7.07 miljard yn 2030, groeiend fan $ 1.24 miljard yn 2021 op in CAGR fan 21.3%. Noard-Amearika en Jeropa sille de folgjende grutste merken wêze fanwegen har doelen om har ekonomyen en raster de kommende twa desennia te dekarbonisearjen. LATAM sil it heechste groeipersintaazje sjen op in CAGR fan 21.4% fanwegen syn lytsere grutte en lege basis.

7 Dingen om te beskôgje foar in heechweardige lithium-ion-batterijen

By it keapjen fan in optyske sinne-ynverter moatte net allinich de priis en kwaliteit wurde beskôge, oare faktoaren moatte ek yn 'e rekken hâlden wurde.

l Enerzjystichtens

De enerzjydichtheid is de hoemannichte enerzjy opslein per ienheid folume. Hegere enerzjytichtens mei minder gewicht en grutte is wiidweidiger tusken oplaadsyklusen.

l  Befeiliging

Feiligens is in oar kritysk aspekt fan lithium-ion-batterijen sûnt eksploazjes en brânen dy't foarkomme kinne by it opladen of ûntladen, dus is it nedich om batterijen te kiezen mei ferbettere feiligensmeganismen, lykas temperatuersensors en remmende stoffen.

l Type

Ien fan 'e lêste trends yn' e lithium-ion batterij yndustry is de ûntwikkeling fan solid-state batterijen, dy't biedt in oanbod fan foardielen lykas hegere enerzjy tichtens en in langere libben syklus. Bygelyks, it brûken fan solid-state-batterijen yn elektryske auto's sil har berikfermogen en feiligens signifikant ferheegje.

l Taryf fan opladen

It taryf fan opladen hinget ôf fan hoe fluch de batterij feilich wurdt opladen. Soms duorret de batterij in lange tiid om te laden foardat se brûkt wurde kinne.

l Lifespan

 Gjin batterij rint foar it heule libben, mar hat in ferfaldatum. Kontrolearje de ferfaldatum foardat jo de oankeap meitsje. Lithium-ion-batterijen hawwe in ynherinte langer libben troch syn skiekunde, mar elke batterij ferskilt fan elkoar ôfhinklik fan it type, spesifikaasjes en de manier wêrop se binne makke. Batterijen fan hege kwaliteit sille langer duorje, om't se binnen binne makke fan moaie materialen.