Cad é Cadhnraí ian Litiam

1 Cad é Cadhnraí ian Litiam?

Is foinse cumhachta leictrí é ceallraí atá comhdhéanta de chill leictriceimiceach amháin nó níos mó le naisc sheachtracha chun feistí leictreacha a chumhachtú Is cineál ceallraí rechargeable é ceallraí litiam-ian nó Li-ian a úsáideann laghdú inchúlaithe na n-ian litiam chun fuinneamh a stóráil agus a bhfuil cáil ar a ndlús ardfhuinnimh.

2 Struchtúr Cadhnraí ian Litiam

Go ginearálta úsáideann an chuid is mó Cadhnraí Li-ian tráchtála comhdhúile idirchalaithe mar ábhair ghníomhacha. Is éard atá iontu go hiondúil roinnt sraitheanna ábhar a shocraítear in ord sonrach chun an próiseas leictriceimiceach a éascú a chuireann ar chumas na ceallraí fuinneamh a stóráil agus a scaoileadh - anóid, catóide, leictrilít, deighilteoir agus bailitheoir srutha.

Cad is anóid ann?

Mar chomhpháirt den cheallraí, tá ról tábhachtach ag anóid i gcumas, feidhmíocht agus marthanacht na ceallraí. Agus é á mhuirearú, tá an anóid graifít freagrach as ions litiam a ghlacadh agus a stóráil. Nuair a scaoiltear an ceallraí, bogann na hiain litiam ón anóid go dtí an catóide ionas go gcruthaítear sruth leictreach. Go ginearálta is é an anóid is coitianta a úsáidtear ar bhonn tráchtála ná graifít, a bhfuil comhghaol ann ina staid iomlán lithiated de LiC6 le hacmhainn uasta 1339 C/g (372 mAh/g) Ach le forbairt na dteicneolaíochtaí, rinneadh taighde ar ábhair nua cosúil le sileacain chun feabhas a chur ar dhlúis fuinnimh cadhnraí litiam-ian.

Cad is catóide ann?

Oibríonn catóide le hiain litiam atá luchtaithe go dearfach a ghlacadh agus a scaoileadh le linn timthriallta reatha. De ghnáth tá sé comhdhéanta de struchtúr cisealta d'ocsaíd chiseal (cosúil le ocsaíd cóbalt litiam), polyanion (cosúil le fosfáit iarainn litiam) nó spinel (cosúil le ocsaíd mangainéise litiam) atá brataithe ar bhailitheoir muirear (déanta as alúmanam de ghnáth) 

Cad é leictrilít?

Mar salann litiam i dtuaslagóir orgánach, feidhmíonn an leictrilít mar mheán chun iain litiam bogadh idir an anóid agus catóide le linn luchtaithe agus urscaoilte.

Cad is deighilteoir ann?

Mar membrane tanaí nó sraith d'ábhar neamhsheoltach, oibríonn deighilteoir chun an anóid (leictreoid dhiúltach) agus catóide (leictreoid dhearfach) a chosc ó ghiorrú, ós rud é go bhfuil an ciseal seo tréscaoilteach d'ian litiam ach ní do leictreoin. Féadann sé freisin sreabhadh seasta na n-ian idir na leictreoidí a chinntiú le linn luchtaithe agus urscaoilte. Mar sin, is féidir leis an gceallraí voltas cobhsaí a choimeád agus an baol róthéamh, dócháin nó pléascadh a laghdú.

Cad is bailitheoir reatha ann?

Tá an bailitheoir reatha deartha chun an sruth a tháirgtear trí leictreoidí na ceallraí a bhailiú agus é a iompar chuig an gciorcad seachtrach, rud atá tábhachtach chun an fheidhmíocht is fearr agus fad saoil na ceallraí a chinntiú. Agus de ghnáth déantar é de ghnáth as leathán tanaí alúmanaim nó copair.

3 Stair Forbartha Cadhnraí ian Litiam

Téann taighde ar chadhnraí Li-ian in-athluchtaithe go dtí na 1960idí, ceann de na samplaí is luaithe ná ceallraí CuF2/Li a d’fhorbair NASA i 1965 Agus an ghéarchéim ola buailte ar fud an domhain sna 1970í, d'iompaigh taighdeoirí a n-aird ar fhoinsí fuinnimh eile, agus mar sin rinneadh an cinn a tháirgeann an fhoirm is luaithe den cheallraí Li-ian nua-aimseartha mar gheall ar mheáchan éadrom agus dlús ardfhuinnimh cadhnraí ian litiam. Ag an am céanna, fuair Stanley Whittingham de Exxon amach go bhféadfaí hiain litiam a chur isteach in ábhair cosúil le TiS2 chun ceallraí rechargeable a chruthú 

Mar sin rinne sé iarracht an ceallraí seo a thráchtálú ach theip air mar gheall ar an gcostas ard agus láithreacht litiam miotalach sna cealla. I 1980 fuarthas amach go raibh ábhar nua ag tairiscint voltas níos airde agus go raibh sé i bhfad níos cobhsaí san aer, a d'úsáidfí níos déanaí sa chéad cheallraí Li-ian tráchtála, cé nár réitigh sé, ina aonar, an cheist leanúnach inadhainteachta. bhliain chéanna, chum Rachid Yazami an leictreoid graifít litiam (anóid). Agus ansin i 1991, thosaigh na chéad chadhnraí litiam-ian in-athluchtaithe ar domhan ag dul isteach sa mhargadh. Sna 2000í, mhéadaigh an t-éileamh ar chadhnraí litiam-ian mar a tháinig tóir ar fheistí leictreonacha iniompartha, rud a thiomáineann cadhnraí ian litiam a bheith níos sábháilte agus níos marthanaí. Tugadh isteach feithiclí leictreacha sna 2010í, rud a chruthaigh margadh nua do chadhnraí litiam-ian 

Lean forbairt próisis agus ábhair déantúsaíochta nua, mar shampla anóidí sileacain agus leictrilítí soladach-stáit, ag feabhsú feidhmíocht agus sábháilteacht cadhnraí litiam-ian. Sa lá atá inniu ann, tá cadhnraí litiam-ian riachtanach inár saol laethúil, agus mar sin tá taighde agus forbairt ábhar agus teicneolaíochtaí nua ar siúl chun feabhas a chur ar fheidhmíocht, éifeachtúlacht agus sábháilteacht na gcadhnraí seo.

4. Na Cineálacha Cadhnraí ian Litiam

Tagann cadhnraí litiam-ian i cruthanna agus méideanna éagsúla, agus ní dhéantar gach ceann díobh comhionann. De ghnáth tá cúig chineál cadhnraí litiam-ian ann.

l Ocsaíd Cóbalt Litiam

Déantar cadhnraí ocsaíd cóbalt litiam a mhonarú ó charbónáit litiam agus cóbalt agus tugtar cadhnraí cóbalt litiam nó cóbalt litiam orthu freisin Tá catóide ocsaíd cóbalt acu agus anóid charbóin graifíte, agus aistríonn iain litiam ón anóid go dtí an catóid le linn urscaoilte, agus an sreabhadh ag aisiompú nuair a ghearrtar an ceallraí. Maidir lena chur i bhfeidhm, úsáidtear iad i bhfeistí leictreonacha iniompartha, i bhfeithiclí leictreacha, agus i gcórais stórála fuinnimh in-athnuaite mar gheall ar a bhfuinneamh sonrach ard, ráta íseal féinscaoilte, ardvoltais oibriúcháin agus raon teochta leathan. Tabhair aird ar na hábhair imní sábháilteachta a bhaineann leo. leis an bpoitéinseal do rith teirmeach agus éagobhsaíocht ag teochtaí arda.

l Ocsaíd Mangainéise Litiam

Is ábhar catóide é Litiam Mangainéise Ocsaíd (LiMn2O4) a úsáidtear go coitianta i gcadhnraí litiam-ian. Thángthas ar an teicneolaíocht le haghaidh ceallraí den chineál seo ar dtús sna 1980í, nuair a foilsíodh an chéad foilseachán san Fheasachán Taighde Ábhair i 1983. Ceann de na buntáistí a bhaineann le LiMn2O4 ná go bhfuil cobhsaíocht theirmeach maith aige, rud a chiallaíonn gur lú an seans go mbainfidh sé taithí ar rith teirmeach, atá níos sábháilte freisin ná cineálacha ceallraí litiam-ian eile. Ina theannta sin, tá mangainéis flúirseach agus ar fáil go forleathan, rud a fhágann gur rogha níos inbhuanaithe é i gcomparáid le hábhair chatóide a bhfuil acmhainní teoranta iontu mar chóbalt. Mar thoradh air sin, is minic a fhaightear iad i dtrealamh agus i bhfeistí leighis, uirlisí cumhachta, gluaisrothair leictreacha, agus feidhmchláir eile. In ainneoin a buntáistí, tá cobhsaíocht rothaíochta níos boichte LiMn2O4 i gcomparáid le LiCoO2, rud a chiallaíonn go bhféadfadh sé go mbeadh gá le hathsholáthar níos minice, agus mar sin b'fhéidir nach mbeadh sé chomh oiriúnach do chórais stórála fuinnimh fadtéarmach.

l Fosfáit Iarainn Litiam (LFP)

Úsáidtear fosfáit mar chatóid i gcadhnraí fosfáit iarainn litiam, ar a dtugtar cadhnraí li-fosfáit go minic. Tá feabhas tagtha ar a gcobhsaíocht theirmeach agus ar a sábháilteacht mar gheall ar a bhfriotaíocht íseal Tá siad clúiteach freisin as marthanacht agus saolré fada, rud a fhágann gurb iad an rogha is éifeachtaí ó thaobh costais iad le cineálacha eile cadhnraí litiam-ian. Dá bhrí sin, úsáidtear na cadhnraí seo go minic i rothair leictreacha agus iarratais eile a éilíonn saolré fada agus ardleibhéil sábháilteachta Ach déanann a míbhuntáistí go bhfuil sé deacair a fhorbairt go tapa. Ar an gcéad dul síos, i gcomparáid le cineálacha eile cadhnraí litiam-ian, cosnaíonn siad níos mó toisc go n-úsáideann siad amhábhar annamh agus costasach. Ina theannta sin, tá voltas oibriúcháin níos ísle ag cadhnraí fosfáit iarainn litiam, rud a chiallaíonn nach bhféadfadh siad a bheith oiriúnach do roinnt iarratais a dteastaíonn voltas níos airde orthu. Fágann an t-am muirir níos faide é faoi mhíbhuntáiste in iarratais a dteastaíonn athluchtú tapa orthu.

l Ocsaíd Chóbalt Mangainéise Litiam Nicil Mhangainéis (NMC)

Tá cadhnraí Litiam Nicil Mangainéise Cóbalt Ocsaíd, ar a dtugtar cadhnraí NMC go minic, déanta as ábhair éagsúla atá uilíoch i gcadhnraí litiam-ian. Áirítear catóide déanta as meascán de nicil, mangainéis agus cóbalt Mar gheall ar a dhlús ardfhuinnimh, ar dhea-fheidhmíocht rothaíochta, agus ar shaolré fada, is é an chéad rogha é i bhfeithiclí leictreacha, córais stórála greille, agus feidhmchláir ardfheidhmíochta eile, rud a chuir tuilleadh leis an éileamh atá ag fás ar fheithiclí leictreacha agus ar chórais fuinnimh in-athnuaite. Chun cumas a mhéadú, úsáidtear leictrilítí agus breiseáin nua chun é a chumasú luchtú go 4.4V / cill agus níos airde. Tá treocht i dtreo Li-ian a chumasc NMC ós rud é go bhfuil an córas cost-éifeachtach agus go soláthraíonn sé dea-fheidhmíocht. Is trí ábhar gníomhacha iad nicil, mangainéis, agus cóbalt a fhéadfar a chomhcheangal go héasca chun freastal ar raon leathan d'iarratais córais stórála feithicleach agus fuinnimh (EES) a dteastaíonn rothaíocht go minic orthu.

 Ón seo is féidir linn a fheiceáil go bhfuil teaghlach an NMC ag éirí níos éagsúla

Mar sin féin, d'fhéadfadh fo-iarmhairtí an éalaithe theirmigh, guaiseacha dóiteáin agus imní comhshaoil ​​cur isteach ar a fhorbairt bhreise.

l Tíotánáit Litiam

Is cineál ceallraí é titanate litiam, ar a dtugtar li-titanate go minic, a bhfuil méadú ar líon na n-úsáidí aige. Mar gheall ar a nanaitheicneolaíocht níos fearr, tá sé in ann luchtú agus urscaoileadh go tapa agus voltas cobhsaí á chothabháil aige, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach go maith d'fheidhmchláir ardchumhachta amhail feithiclí leictreacha, córais stórála fuinnimh tráchtála agus tionsclaíocha, agus stóráil ar leibhéal greille. In éineacht lena sábháilteacht agus iontaofacht, d'fhéadfaí na cadhnraí seo a úsáid le haghaidh feidhmeanna míleata agus aeraspáis, chomh maith le fuinneamh gaoithe agus gréine a stóráil agus greillí cliste a thógáil. Ina theannta sin, de réir Battery Space, d'fhéadfaí na cadhnraí seo a úsáid i gcúltacaí atá ríthábhachtach don chóras cumhachta Mar sin féin, is gnách go mbíonn cadhnraí titanáit litiam níos daoire ná cadhnraí litiam-ian traidisiúnta mar gheall ar an bpróiseas monaraithe casta a theastaíonn chun iad a tháirgeadh.

5. Treochtaí Forbartha Cadhnraí ian Litiam

Mhéadaigh fás domhanda suiteálacha fuinnimh in-athnuaite táirgeadh fuinnimh eatramhach, rud a chruthaigh greille neamhchothrom. Mar thoradh air seo tá éileamh ar chadhnraí. Agus an fócas ar astuithe carbóin nialasacha agus an gá atá le bogadh ar shiúl ó bhreoslaí iontaise, eadhon gual, le haghaidh táirgeadh cumhachta spreag níos mó rialtais chun suiteálacha cumhachta gréine agus gaoithe a dhreasú. Tá na suiteálacha seo oiriúnach do chórais stórála ceallraí a stórálann an iomarca cumhachta a ghintear. Dá bhrí sin, cuireann dreasachtaí an rialtais chun suiteálacha ceallraí Li-ian a dhreasú freisin forbairt cadhnraí ian litiam Mar shampla, meastar go dtiocfaidh méadú ar mhéid an mhargaidh Cadhnraí Litiam-Ian NMC domhanda ó US$ milliún in 2022 go US$ milliún in 2029; táthar ag súil go bhfásfaidh sé ag CAGR % ó 2023 go dtí 2029  Agus réamh-mheastar go mbeidh riachtanais mhéadaithe na n-iarratas a éilíonn ualaí troma go mbeidh cadhnraí ian litiam 3000-10000 mar an deighleog is mó fáis le linn na tréimhse réamhaisnéise (2022-2030).

6 An anailís infheistíochta ar Cadhnraí ian Litiam

Meastar go bhfásfaidh tionscal an mhargaidh cadhnraí ian litiam ó USD 51.16 billiún in 2022 go $ 118.15 billiún faoi 2030, ag taispeáint ráta fáis bliantúil cumaisc de 4.72% le linn na tréimhse réamhaisnéise (2022-2030), a bhraitheann ar roinnt fachtóirí.

l Anailís Úsáideora Deiridh

Is príomhthiománaithe iad suiteálacha na hearnála fóntais do chórais stórála fuinnimh ceallraí (BESS). Táthar ag súil go bhfásfaidh an deighleog seo ó $2.25 billiún in 2021 go $5.99 billiún in 2030 ag CAGR de 11.5%.  Léiríonn cadhnraí Li-ian CAGR 34.4% níos airde mar gheall ar a mbonn fáis íseal. Is réimsí eile iad deighleoga stórála fuinnimh chónaithe agus tráchtála a bhfuil acmhainneacht mhór mhargaidh de $5.51 billiún acu in 2030, ó $1.68 billiún in 2021. Leanann an earnáil tionsclaíochta lena máirseáil i dtreo astuithe nialasacha carbóin, agus cuideachtaí ag déanamh gealltanais glan-nialais sa dá scór bliain atá romhainn. Tá cuideachtaí teileachumarsáide agus lárionad sonraí ar thús cadhnaíochta maidir le hastuithe carbóin a laghdú le fócas méadaithe ar fhoinsí cumhachta in-athnuaite fuinnimh Cuirfidh gach ceann díobh seo forbairt mhear na  cadhnraí ian litiam mar go bhfaighidh cuideachtaí bealaí chun cúltaca iontaofa agus cothromaíocht greille a chinntiú.

l Anailís ar Chineál Táirge

Mar gheall ar ardphraghas cóbalt, tá ceallraí saor ó chóbalt ar cheann de na treochtaí forbartha atá ag cadhnraí litiam-ian. Tá ard-voltas LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) le dlús fuinnimh ard teoiriciúil ar cheann de na hábhair chatóide Comh-saor in aisce is bisiúla sa bhreis. Ina theannta sin, chruthaigh na torthaí turgnamhacha go bhfeabhsaítear feidhmíocht rothaíochta agus ráta C ceallraí LNMO trí úsáid a bhaint as an leictrilít leath-soladach. Is féidir a mholadh leis seo go bhfuil an COF anionic in ann Mn3+/Mn2+ agus Ni2+ a ionsú go láidir trí idirghníomhú Coulomb, ag srianadh a n-imirce millteach chuig an anóid. Mar sin, beidh an obair seo tairbheach do thráchtálú ábhar catóide LNMO.

l Anailís Réigiúnach

Beidh an Áise-Aigéan Ciúin ar an margadh ceallraí litiam-ian seasta is mó faoi 2030, arna thiomáint ag fóntais agus tionscail. Sáróidh sé Meiriceá Thuaidh agus an Eoraip le margadh de $7.07 billiún in 2030, ag fás ó $1.24 billiún in 2021 ag CAGR de 21.3%. Is iad Meiriceá Thuaidh agus an Eoraip na chéad margaí eile is mó mar gheall ar a gcuid spriocanna a ngeilleagair agus a ngeilleagair a dhícharbónú thar an dá scór bliain atá romhainn. Feicfidh LATAM an ráta fáis is airde ag CAGR de 21.4% mar gheall ar a mhéid níos lú agus a bhonn íseal.

7 Rudaí le Meas le haghaidh Cadhnraí ian Litiam Ardchaighdeáin

Nuair a bhíonn inverter gréine optúil á cheannach, ní hamháin go gcaithfear an praghas agus an caighdeán a mheas, ba cheart fachtóirí eile a choinneáil i gcuimhne freisin.

l Dlús Fuinnimh

Is é an dlús fuinnimh an méid fuinnimh a stóráiltear in aghaidh an toirt aonaid. Tá dlús fuinnimh níos airde le níos lú meáchain agus méid níos fairsinge idir timthriallta muirir.

l  Sábháilteachta

Is gné ríthábhachtach eile de chadhnraí litiam-ian é an tsábháilteacht ós rud é pléascanna agus tinte a d'fhéadfadh tarlú agus iad ag muirearú nó ag scaoileadh, agus mar sin is gá cadhnraí a roghnú le meicníochtaí sábháilteachta feabhsaithe, mar shampla braiteoirí teochta agus substaintí coisctheacha.

l Cineál

Ceann de na treochtaí is déanaí sa tionscal ceallraí litiam-ian ná forbairt cadhnraí soladach-stáit, a thairgeann raon buntáistí cosúil le dlús fuinnimh níos airde agus saolré níos faide. Mar shampla, méadóidh úsáid cadhnraí soladach-stáit i gcarranna leictreacha go mór a gcumas raon agus a sábháilteacht.

l Ráta muirir

Braitheann an ráta muirir cé chomh tapa agus a ghearrtar an ceallraí go sábháilte. Uaireanta glacann an ceallraí tamall fada le muirearú sular féidir iad a úsáid.

l Reatha saoil

 Ní ritheann aon cheallraí ar feadh an tsaoil ar fad ach tá dáta éaga aige. Seiceáil an dáta éaga sula ndéanann tú an ceannach. Tá saolré níos faide ó dhúchas ag cadhnraí ian litiam mar gheall ar a cheimic ach tá gach ceallraí difriúil óna chéile ag brath ar an gcineál, ar na sonraíochtaí agus ar an mbealach a dhéantar iad. Mairfidh cadhnraí ardchaighdeáin níos faide ós rud é go bhfuil siad déanta as ábhair mhín taobh istigh.