Wat binne Lithium Ion Batterijen?

1. Wat binne Lithium Ion Batterijen?

In batterij is in boarne fan elektryske krêft dy't bestiet út ien of mear elektrogemyske sellen mei eksterne ferbinings foar oandriuwing fan elektryske apparaten. In lithium-ion of Li-ion batterij is in soarte fan oplaadbare batterij dy't brûkt de omkearbere reduksje fan lithium ioanen te bewarjen enerzjy en is ferneamd harren hege enerzjy tichtens.

2. De struktuer fan Lithium Ion Batterijen

Algemien meast kommersjele Li-ion Batterijen brûke intercalation ferbiningen as aktive materialen. Se besteane typysk út ferskate lagen fan materialen dy't binne regele yn in spesifike folchoarder te fasilitearjen de elektrogemyske proses dat stelt de batterij yn steat 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 lithium-ionen. As de batterij is ûntslein, de lithium-ionen ferpleatse fan 'e anode nei de katode sadat in elektryske stroom wurdt makke. Algemien de meast foarkommende kommersjeel brûkte anode is grafyt, dy't yn syn folslein lithiated steat fan LiC6 korrelearret mei in maksimum kapasiteit fan 1339 C/g (372 mAh/g). Mar mei de ûntwikkeling fan technologyen, nij materialen lykas silisium binne ûndersocht om de enerzjydichtheden te ferbetterjen foar lithium-ion batterijen.

Wat is kathode?

Cathode wurket om posityf-laden lithium-ionen te akseptearjen en frij te litten tidens hjoeddeistige syklusen. It bestiet meast 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 lithium sâlt yn in organysk solvent tsjinnet de elektrolyt as medium foar lithium-ionen om te bewegen tusken de anode en kathode by it opladen en ûntslach.

Wat is separator?

As in tinne membraan of laach fan net-conductive materiaal, separator wurket oan foarkomme de anode (negative elektrodes) en kathode (positive elektrodes) út koartsjen, om't dizze laach permeabel is foar lithiumionen, mar net foar elektroanen. It kin ek soargje foar de fêste stream fan ioanen tusken de elektroden by it opladen en ûntslach. Dêrom kin de batterij in stabile spanning behâlde en ferminderje it risiko fan oververhitting, ferbaarning of eksploazje.

Wat is hjoeddeistige samler?

Aktuele samler is ûntwurpen om te sammeljen de hjoeddeiske produsearre troch de batterij syn elektroden en ferfiert it nei it eksterne circuit, dat is wichtich om te soargjen foar optimale prestaasjes en langstme fan 'e batterij. En meastentiids wurdt it typysk makke fan in tinne blêd fan aluminium of koper.

3. De ûntwikkelingsskiednis fan lithium-ionbatterijen

Ûndersyk op oplaadbare Li-ion batterijen datearret út de jierren 1960, ien fan de De ierste foarbylden is in CuF2/Li-batterij ûntwikkele troch NASA yn 1965. En oaljekrisis sloech de wrâld yn 1970, ûndersikers rjochte harren oandacht op alternatyf boarnen fan enerzjy, dus de trochbraak dy't produsearre de ierste foarm fan de moderne Li-ion batterij waard makke fanwege it licht gewicht en hege enerzjy tichtens fan lithium ion batterijen. Tagelyk, Stanley Whittingham fan Exxon ûntduts dat lithium-ionen kinne wurde ynfoege yn materialen lykas TiS2 to meitsje in oplaadbare batterij 

Dus hy besocht te kommersjalisearjen dizze batterij 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 mear stabyl yn loft, dy't letter brûkt wurde soe yn 'e earste kommersjele Li-ion-batterij, hoewol't it net, op himsels, oplosse de oanhâldende kwestje fan flammability.Itselde jiers betocht Rachid Yazami it lithiumgrafyt elektrode (anode). En doe yn 1991, de wrâld syn earste oplaadbare lithium-ion batterijen begûnen de merk yn te kommen 

Yn 2000, de fraach nei lithium-ion batterijen tanommen as draachbere elektroanyske apparaten waard populêr, dy't driuwt lithium-ion-batterijen om feiliger en duorsumer te wêzen. Elektryske auto's wiene yntrodusearre yn 2010s, dy't makke in nije merk foar lithium-ion batterijen. De ûntwikkeling fan nije produksjeprosessen en materialen, lykas silisiumanodes en bêst-state electrolytes, bleau te ferbetterjen de prestaasjes en feiligens fan lithium-ion batterijen. Tsjintwurdich binne lithium-ion-batterijen essensjeel wurden yn ús deistich libben, sadat it ûndersyk en ûntwikkeling fan nije materialen en technologyen binne oanhâldend te ferbetterjen de prestaasjes, effisjinsje, en feiligens fan dizze batterijen.

4.De Soarten Lithium Ion Batterijen

Lithium-ion-batterijen komme yn in ferskaat oan foarmen en maten, en net allegear se wurde gelyk makke. 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 binne ek bekend as lithium kobaltaat of lithium-ion kobalt batterijen. Se hawwe in kobalt okside kathode en in grafyt koalstof anode, en lithium ionen migrearje fan 'e anode nei de katode by ûntslach, mei de stream omkeard as de batterij wurdt opladen. As foar syn tapassing, se wurde brûkt yn draachbere elektroanyske apparaten, elektryske auto's, en systemen foar opslach fan duorsume enerzjy fanwege harren hege spesifike enerzjy, lege sels-discharge rate, hege operearjen spanning en breed temperatuer berik. Mar betelje omtinken oan de feiligens soargen ferbân mei it potinsjeel foar termyske runaway en instabiliteit op hege temperatueren.

l Lithium Mangaan Oxide

Lithium Mangaan Oxide (LiMn2O4) is in kathode materiaal dat wurdt faak brûkt yn lithium-ion batterijen. De technology foar dit soarte fan batterij wie ynearsten ûntdutsen yn 'e jierren '80, mei de earste publikaasje yn' e Materials Research Bulletin yn 1983. Ien fan de foardielen fan LiMn2O4 is dat it hat goede termyske stabiliteit, betsjut dat it is minder kâns in ûnderfining termyske runaway, dy't binne ek feiliger as oare lithium-ion batterij typen. Derneist is mangaan oerfloedich en breed beskikber, dat makket it in mear duorsume opsje yn ferliking oan katodematerialen dy't beheinde boarnen befetsje lykas kobalt. Dêrtroch, se wurde faak fûn yn medyske apparatuer en apparaten, elektryske ark, elektryske motorfytsen, en oare applikaasjes. Nettsjinsteande syn foardielen, LiMn2O4 earmer fytsstabiliteit fergelike mei LiCoO2, wat betsjut dat it mear nedich is frequent ferfanging, dus it kin net sa geskikt foar lange-termyn enerzjy opslach systemen.

l Lithium Iron Fosfaat (LFP)

Fosfaat wurdt faak brûkt as kathode yn lithium izer fosfaat batterijen bekend as li-fosfaatbatterijen. Har lege wjerstân hat ferbetterje harren termyske stabiliteit en feiligens. Se binne ek ferneamd om duorsumens en in lange libbenssyklus, wêrtroch't se de meast kosten-effektive opsje meitsje foar oare soarten lithium-ion batterijen. Dêrtroch wurde dizze batterijen faak brûkt yn elektryske fytsen en oare applikaasjes dy't in lange libbenssyklus en hege nivo's fan feiligens fereaskje. Mar syn neidielen meitsje it dreech om fluch te ûntwikkeljen. As earste, ferlike mei oare soarten lithium-ion batterijen, se kostje mear omdat se brûke seldsum en djoere grûnstoffen. Dêrneist lithium izer fosfaat batterijen hawwe in legere bestjoeringssysteem spanning, wat betsjut dat se miskien net geskikt foar guon applikaasjes dy't in hegere spanning fereaskje. De langere oplaadtiid makket it in neidiel yn applikaasjes dy't nedich in flugge opladen.

l Lithium Nikkel Mangaan Kobalt Okside (NMC)

Lithium Nikkel mangaan Cobalt Oxide batterijen, faak bekend as NMC batterijen, binne makke fan in ferskaat oan materialen dy't universele binne yn lithium-ion batterijen. In kathode konstruearre út in miks fan nikkel, mangaan, en kobalt is ynbegrepen. Syn hege enerzjytichtens, goede fytsprestaasjes, en in lange libbensdoer hat it de earste kar makke yn elektryske auto's, grid opslach systemen, en oare hege-optreden applikaasjes, dat hat fierder bydroegen nei de tanimmende populariteit fan elektryske auto's en systemen foar duorsume enerzjy. Nei fergrutsje kapasiteit, nije electrolytes en tafoegings wurde brûkt om it mooglik te meitsjen lading oan 4.4V / sel en heger 

Der is in trend nei NMC-blended Li-ion sûnt it systeem is kosten-effektyf en soarget foar goede prestaasjes. Nikkel, mangaan, en kobalt binne trije aktive materialen dy't meie wurde maklik kombinearre te passe in breed oanbod fan automotive en enerzjy opslach systemen (EES) applikaasjes dy't nedich faak fytse. Dêrút kinne wy ​​sjen dat de famylje NMC mear wurdt divers Lykwols, syn kant effekten fan termyske runaway, fjoer gefaren en miljeu soargen kinne har 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 fluch opladen en ûntlaad, wylst in stabile spanning behâldt, wat it makket goed geskikt foar applikaasjes mei hege krêft lykas elektryske auto's, kommersjeel en yndustriële enerzjy opslach systemen, en grid-nivo opslach 

Tegearre mei syn feiligens en betrouberens, dizze batterijen koenen wurde brûkt foar militêre en loftfeart applikaasjes, lykas it opslaan fan wyn- en sinne-enerzjy en it bouwen fan smart grids. Fierder, neffens Battery Space, kinne dizze batterijen wêze brûkt yn enerzjysysteem-krityske backups. Dochs lithium titanate batterijen tend te wêzen djoerder dan tradisjonele lithium-ion batterijen due oan it komplekse fabrikaazjeproses dat nedich is om se te produsearjen.

5.De ûntwikkelingstrends fan lithium-ionbatterijen

De wrâldwide groei fan ynstallaasjes foar duorsume enerzjy is tanommen intermitterende enerzjyproduksje, it meitsjen fan in net lykwichtich raster. Dit hat laat ta in fraach nei batterijen.wylst de fokus op nul koalstofútstjit en ferhúzje moat fuort fan fossile brânstoffen, nammentlik stienkoal, foar macht produksje prompt mear oerheden om sinne- en wynenerzjy-ynstallaasjes te stimulearjen. Dizze ynstallaasjes liene har foar batterij opslach systemen dy't bewarje oerstallige macht oanmakke 

Dêrom stimulearret de regearing om Li-ion-batterij te stimulearjen ynstallaasjes driuwen 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 oant 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 swier easkje loads wurdt projekteare om lithium-ion-batterijen fan 3000-10000 de rapste te meitsjen groeiend segment yn 'e prognoseperioade (2022-2030).

6. De ynvestearring analyze fan Lithium Ion Batterijen

De merkyndustry foar lithiumionbatterijen wurdt projekteare om te groeien fan USD 51.16 miljard yn 2022 oant USD 118,15 miljard yn 2030, 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 driuwfearren foar opslach fan batterijenerzjy systemen (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% sjen CAGR fanwege har lege groeibasis. Residential en kommersjele enerzjy opslach segminten 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 folgjende twa desennia. Telecom- en datacenterbedriuwen steane op 'e foargrûn fan ferminderjen koalstofútstjit mei in ferhege fokus op enerzjyboarnen foar duorsume enerzjy. Alle wêrfan sil befoarderje de flugge ûntwikkeling fan lithium ion batterijen as bedriuwen fine manieren 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. Heechspanning LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) mei hege teoretyske enerzjy tichtens is ien fan de meast kânsrike Co-frij cathode materialen yn 'e fierdere. Fierder bewiisden de eksperimintele resultaten dat it fytsen en C-rate prestaasjes fan LNMO batterij wurdt ferbettere troch it brûken fan de semi-fêste elektrolyt. Dit kin foarsteld wurde dat de anionyske COF yn steat is sterk absorbearje de Mn3+/Mn2+ en Ni2+ troch Coulomb-ynteraksje, beheine harren destruktive migraasje nei de anode. Dêrom, dit wurk sil foardielich wêze foar de kommersjalisaasje fan LNMO-kathodemateriaal.

l Regionale Analysis

Azië-Stille Oseaan sil de grutste stasjonêre lithium-ion-batterijmerk wêze troch 2030, dreaun troch nutsbedriuwen en yndustry. It sil ynhelje Noard-Amearika en Jeropa 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 wêze merken fanwegen har doelen om har ekonomyen en raster yn 'e folgjende te dekarbonisearjen twa desennia. LATAM sil it heechste groeisifer sjen op in CAGR fan 21.4% om't fan 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 wêze beskôge, oare faktoaren moatte ek wurde hâlden yn gedachten.

l Enerzjystichtens

De enerzjydichtheid is de hoemannichte enerzjy opslein per ienheid folume. Heger enerzjy tichtens mei minder gewicht en grutte is mear wiidweidich tusken opladen cycles.

l Feiligens

Feiligens is in oar kritysk aspekt fan lithium-ion-batterijen sûnt eksploazjes en brânen dy't foarkomme kinne by it opladen of ûntladen, dus it is nedich om kieze batterijen mei ferbettere feiligens meganismen, lykas temperatuer sensoren en remmende stoffen.

l Type

Ien fan 'e lêste trends yn' e lithium-ion batterij yndustry is de ûntwikkeling fan solid-state batterijen, dat biedt in oanbod fan foardielen lykas hegere enerzjytichtens en in langere libbenssyklus. Bygelyks, it brûken fan solid-state batterijen yn elektryske auto's sille har berik signifikant fergrutsje kapasiteit en feiligens.

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 datum foar it meitsjen fan de oankeap. Lithium-ion-batterijen hawwe in ynherinte langer libben troch syn skiekunde mar elke batterij ferskilt fan elkoar ôfhinklik fan it type, spesifikaasjes en de wize wêrop se binne makke. Batterijen fan hege kwaliteit sille duorje langer, om't se binnen binne makke fan moaie materialen.