Cad é Cadhnraí ian Litiam?

1. Cad é Cadhnraí ian Litiam?

Is foinse cumhachta leictreach é ceallraí atá comhdhéanta de cheann amháin nó níos mó cealla leictriceimiceach a bhfuil naisc sheachtracha acu chun feistí leictreacha a chumhachtú. Is cineál ceallraí in-athluchtaithe é ceallraí litiam-ian nó ceallraí Li-ian a úsáideann an laghdú inchúlaithe na n-ian litiam chun fuinneamh a stóráil agus tá cáil ar a n-ard dlús fuinnimh.

2. Struchtúr Cadhnraí ian Litiam

Go ginearálta úsáideann an chuid is mó Cadhnraí Li-ian tráchtála comhdhúile idirchalaithe mar ábhair ghníomhacha. Cuimsíonn siad go hiondúil roinnt sraitheanna ábhar atá eagraithe in ord sonrach chun an próiseas leictriceimiceach a éascú go cuireann sé ar chumas na ceallraí fuinneamh a stóráil agus a scaoileadh - anóid, catóide, leictrilít, deighilteoir agus bailitheoir reatha.

Cad is anóid ann?

Mar chomhpháirt den cheallraí, tá ról tábhachtach ag anóid sa chumas, feidhmíocht, agus marthanacht na ceallraí. Nuair a bhíonn tú ag muirearú, tá an anóid graifít freagrach as iain litiam a ghlacadh agus a stóráil. Nuair a bhíonn an ceallraí urscaoilte, bogann na hiain litiam ón anóid go dtí an chatóid ionas go mbeidh an cruthaítear sruth leictreach. Go ginearálta an anóid is coitianta a úsáidtear go tráchtála is graifít é, atá comhghaolmhar le huasmhéad ina staid lán-litithe de LiC6 toilleadh 1339 C/g (372 mAh/g). Ach le forbairt na dteicneolaíochtaí, nua rinneadh taighde ar ábhair mar sileacain chun na dlúis fuinnimh a fheabhsú le haghaidh 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 is éard atá ann ná struchtúr cisealach 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 luchta (de ghnáth déanta as alúmanam).

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 ag scaoileadh.

Cad is deighilteoir ann?

Mar membrane tanaí nó sraith d'ábhar neamhsheoltach, oibríonn deighilteoir chun cosc a chur ar an anóid (leictreoid diúltach) agus catóide (leictreoid dhearfach) ó ciorrú, toisc go bhfuil an ciseal seo tréscaoilteach d'ian litiam ach ní do leictreoin. é is féidir a chinntiú freisin ar an sreabhadh seasta na n-ian idir na leictreoidí le linn luchtaithe agus ag scaoileadh. Dá bhrí sin, is féidir leis an gceallraí voltas cobhsaí a choimeád agus a laghdú an baol róthéamh, dócháin nó pléascadh.

Cad is bailitheoir reatha ann?

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

3. Stair Forbartha Cadhnraí ian Litiam

Dátaíonn taighde ar chadhnraí Li-ian rechargeable go dtí na 1960idí, ceann de na samplaí is luaithe is ea ceallra CuF2/Li a d’fhorbair NASA i 1965. Agus géarchéim ola bhuail an domhan sna 1970í, d'iompaigh taighdeoirí a n-aird ar mhalairt foinsí fuinnimh, mar sin an cinn a tháirgtear an fhoirm is luaithe den rinneadh ceallraí Li-ian nua-aimseartha mar gheall ar an meáchan éadrom agus an fuinneamh ard dlús cadhnraí ian litiam. Ag an am céanna, Stanley Whittingham de Exxon fuair sé amach go bhféadfaí hiain litiam a chur isteach in ábhair ar nós TiS2 go a chruthú ceallraí rechargeable 

Mar sin rinne sé iarracht an ceallraí seo a thráchtálú ach theip mar gheall ar an gcostas ard agus láithreacht litiam miotalach sna cealla. I 1980 fuarthas ábhar nua a thairiscint voltas níos airde agus bhí i bhfad níos mó cobhsaí san aer, a d'úsáidfí níos déanaí sa chéad cheallraí Li-ian tráchtála, cé nár réitigh sé, as a stuaim féin, an cheist leanúnach maidir le Inadhainteacht.An bhliain chéanna, chum Rachid Yazami an graifít litiam leictreoid (anóid). Agus ansin i 1991, an chéad domhan litiam-ian rechargeable thosaigh cadhnraí ag dul isteach sa mhargadh 

Sna 2000í, an t-éileamh ar litiam-ian tháinig méadú ar chadhnraí de réir mar a tháinig tóir ar fheistí leictreonacha iniompartha, a thiomáineann cadhnraí ian litiam a bheith níos sábháilte agus níos marthanaí. Bhí feithiclí leictreacha a tugadh isteach sna 2010í, rud a chruthaigh margadh nua do chadhnraí litiam-ian. Tá an forbairt próisis agus ábhair déantúsaíochta nua, amhail anóidí sileacain agus leictrilítí soladach-stáit, ar aghaidh ag feabhsú feidhmíochta agus sábháilteachta cadhnraí litiam-ian. Sa lá atá inniu ann, tá cadhnraí litiam-ian tar éis éirí riachtanach i ár saol laethúil, mar sin an taighde agus forbairt na n-ábhar nua agus tá teicneolaíochtaí ag leanúint ar aghaidh chun feabhas a chur ar fheidhmíocht, ar éifeachtúlacht agus ar shábháilteacht na na cadhnraí seo.

4. Na Cineálacha Cadhnraí ian Litiam

Tagann cadhnraí litiam-ian i raon cruthanna agus méideanna, agus ní léir déantar iad ar chomhchéim. 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-ian orthu freisin. Tá catóide ocsaíd chóbalt acu agus anóid charbóin graifíte, agus iain litiam imirce ón anóid go dtí an chatóid le linn urscaoilte, agus an sreabhadh ag aisiompú nuair a ghearrtar an ceallraí. Maidir lena chur i bhfeidhm, úsáidtear iad i iniompartha gléasanna leictreonacha, feithiclí leictreacha, agus córais stórála fuinnimh in-athnuaite mar gheall ar a n-ardfhuinnimh shonrach, ráta íseal féin-urscaoilte, oibriúcháin ard voltas agus raon teocht leathan.But aird a thabhairt ar na hábhair imní sábháilteachta a bhaineann leis an bpoitéinseal do rith teirmeach agus éagobhsaíocht ar ard teochtaí.

l Ocsaíd Mangainéise Litiam

Is ábhar catóide é Litiam Mangainéise Ocsaíd (LiMn2O4) a úsáidtear go coitianta i cadhnraí litiam-ian.Ba é an teicneolaíocht don chineál seo ceallraí ar dtús a thángthas uirthi sna 1980í, leis an gcéad fhoilseachán sa Taighde Ábhair Feasachán i 1983. Ceann de na buntáistí a bhaineann le LiMn2O4 ná go bhfuil teirmeach maith aige cobhsaíocht, rud a chiallaíonn go bhfuil sé níos lú seans ann taithí a fháil ar runaway teirmeach, a 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 chun ábhair a chatóid a bhfuil acmhainní teoranta iontu amhail cóbalt. Mar thoradh air sin, is minic a fhaightear iad i dtrealamh agus i bhfeistí leighis, uirlisí cumhachta, leictreacha gluaisrothair, agus feidhmeanna eile. In ainneoin a buntáistí, LiMn2O4 níos boichte cobhsaíocht rothaíochta i gcomparáid le LiCoO2, rud a chiallaíonn go bhféadfadh níos mó a bheith ag teastáil uaidh athsholáthar go minic, mar sin b'fhéidir nach mbeadh sé chomh oiriúnach le haghaidh stórála fuinnimh fadtéarmach córais.

l Fosfáit Iarainn Litiam (LFP)

Úsáidtear fosfar mar chatóid i gcadhnraí fosfáit iarainn litiam, go minic ar a dtugtar cadhnraí li-fosfáit. Tá feabhas tagtha ar a gcuid frithsheasmhachta íseal teirmeach cobhsaíocht agus sábháilteacht. Tá siad clúiteach freisin as marthanacht agus saolré fada, rud a fhágann gurb iad an rogha is cost-éifeachtaí iad le cineálacha eile litiam-ian cadhnraí. Dá bhrí sin, is minic a úsáidtear na cadhnraí seo 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. Gcéad dul síos, i gcomparáid le cineálacha eile cadhnraí litiam-ian, costas siad níos mó toisc go n-úsáideann siad annamh agus amhábhair daor. Ina theannta sin, tá cadhnraí fosfáit iarainn litiam a voltas oibriúcháin níos ísle, rud a chiallaíonn go bhféadfadh sé nach mbeadh siad oiriúnach do roinnt iarratais a éilíonn voltas níos airde. Fágann an t-am muirir níos faide é a míbhuntáiste in iarratais a éilíonn athluchtú tapa.

l Ocsaíd Chóbalt Mangainéise Litiam Nicil Mhangainéis (NMC)

Cadhnraí Cóbalt Ocsaíd Mangainéise Litiam Nicil, ar a dtugtar NMC go minic cadhnraí, déanta as ábhair éagsúla atá uilíoch i cadhnraí litiam-ian. Catóid déanta as meascán de nicil, mangainéis, agus tá cóbalt san áireamh. A dlús ard fuinnimh, feidhmíocht rothaíochta maith, agus a saolré fada rinne sé an chéad rogha i bhfeithiclí leictreacha, stóráil greille córais, agus feidhmchláir ardfheidhmíochta eile, a chuidigh tuilleadh leis an éileamh méadaitheach atá ar fheithiclí leictreacha agus ar chórais fuinnimh in-athnuaite. Chuig cumas a mhéadú, úsáidtear leictrilítí nua agus breiseáin chun é a chumasú muirear go 4.4V / cille agus níos airde 

Tá treocht i dtreo Li-ian a chumasc NMC ó shin tá an córas éifeachtach ó thaobh costais agus soláthraíonn sé dea-fheidhmíocht. Nicil, mangainéise, agus is trí ábhar gníomhacha iad cóbalt is féidir a chomhcheangal go héasca chun a bheith oiriúnach do leathan raon feidhmchlár um chórais stórála feithicleach agus fuinnimh (EES) a theastaíonn rothaíocht go minic. Ón ar féidir linn a fheiceáil go bhfuil an teaghlach NMC ag éirí níos mó éagsúil Mar sin féin, a fo-iarsmaí de runaway teirmeach, guaiseacha dóiteáin agus comhshaoil d'fhéadfadh imní bac a chur ar a fhorbairt bhreise.

l Tíotánáit Litiam

Is cineál ceallraí é titanate litiam, ar a dtugtar li-titanate go minic, a bhfuil a méadú ar líon na n-úsáidí. Mar gheall ar a nanaitheicneolaíocht níos fearr, tá sé in ann muirearú agus urscaoileadh go tapa agus voltas cobhsaí á chothabháil, rud a fhágann go bhfuil sé oiriúnach go maith le haghaidh feidhmeanna ardchumhachta cosúil le feithiclí leictreacha, tráchtála agus córais stórála fuinnimh thionsclaíoch, agus stóráil ar leibhéal na greille 

In éineacht lena sábháilteacht agus iontaofacht, d'fhéadfaí na cadhnraí seo a úsáid le haghaidh míleata agus aeraspáis iarratais, chomh maith le fuinneamh gaoithe agus gréine a stóráil agus tógáil cliste greillí. Ina theannta sin, de réir Battery Space, d'fhéadfadh na cadhnraí seo a bheith fostaithe i gcúltacaí atá ríthábhachtach don chóras cumhachta. Mar sin féin, titanate litiam claonadh a bhíonn cadhnraí a bheith níos costasaí ná cadhnraí litiam-ian traidisiúnta dlite leis an bpróiseas monaraithe casta is gá chun iad a tháirgeadh.

5. Treochtaí Forbartha Cadhnraí ian Litiam

Tá méadú tagtha ar fhás domhanda na suiteálacha fuinnimh in-athnuaite táirgeadh fuinnimh eatramhach, ag cruthú greille neamhchothrom. Tá sé seo mar thoradh ar a éileamh ar cadhnraí.while an fócas ar astuithe carbóin nialas agus is gá chun bogadh amach ó bhreoslaí iontaise, eadhon gual, le haghaidh táirgeadh cumhachta a spreagadh níos mó rialtais chun suiteálacha cumhachta gréine agus gaoithe a dhreasú. iad seo Tá suiteálacha oiriúnach do chórais stórála ceallraí a stórálann barrachas cumhachta ginte 

Dá bhrí sin, dreasachtaí rialtais chun ceallraí Li-ian a dhreasú tiomnaíonn suiteálacha forbairt cadhnraí ian litiam freisin. Mar shampla, réamh-mheastar go dtiocfaidh méadú ar mhéid an mhargaidh Cadhnraí Litiam-Ian NMC domhanda ó US$ milliún in 2022 go US$ milliún in 2029; meastar go bhfásfaidh sé ag CAGR de % ó 2023 go 2029. Agus riachtanais mhéadaithe na n-iarratas ag éileamh trom réamh-mheastar go ndéanfaidh ualaí cadhnraí ian litiam 3000-10000 an ceann is tapúla teascán fáis le linn na tréimhse réamhaisnéise (2022-2030).

6. An anailís infheistíochta ar Cadhnraí ian Litiam

Tá sé réamh-mheasta go bhfásfaidh tionscal an mhargaidh cadhnraí ian litiam ó USD 51.16 billiún i 2022 go USD 118.15 billiún faoi 2030, ag taispeáint cumaisc bhliantúil ráta fáis 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 stóráil fuinnimh ceallraí córais (BESS). Táthar ag súil go bhfásfaidh an deighleog seo ó $2.25 billiún in 2021 go dtí $5.99 billiún in 2030 ag CAGR de 11.5%. Léiríonn cadhnraí Li-ian 34.4% níos airde CAGR mar gheall ar a mbonn fáis íseal. Stóráil fuinnimh chónaithe agus tráchtála is réimsí eile iad deighleoga 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 nialas astuithe carbóin, agus cuideachtaí ag déanamh gealltanais glan-nialas sa dá chéad dá cheann eile scór bliain. Tá cuideachtaí teileachumarsáide agus lárionad sonraí ar thús cadhnaíochta maidir le laghdú astaíochtaí carbóin le fócas méadaithe ar fhoinsí cumhachta in-athnuaite fuinnimh. Gach a chuirfidh chun cinn forbairt tapa cadhnraí ian litiam mar aimsíonn cuideachtaí bealaí chun cúltaca iontaofa agus cothromú greille a chinntiú.

l Anailís ar Chineál Táirge

Mar gheall ar phraghas ard cóbalt, tá ceallraí saor ó chóbalt ar cheann de na treochtaí forbartha cadhnraí litiam-ian. Ard-voltas LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) le dlús fuinnimh teoiriciúil ard ar cheann de na Co-saor in aisce is bisiúla ábhair chatóide sa bhreis. Ina theannta sin, chruthaigh torthaí an turgnaimh sin feabhsaítear feidhmíocht rothaíochta agus ráta C ceallraí LNMO trí úsáid a bhaint as an leictrilít leath-soladach. Is féidir é seo a mholadh go bhfuil an COF anionic in ann an Mn3+/Mn2+ agus Ni2+ a ionsú go láidir trí idirghníomhaíocht Coulomb, srian a chur ar a n-imirce millteach chuig an anóid. Mar sin, déanfaidh an obair seo tairbheach do thráchtálú ábhar catóide LNMO.

l Anailís Réigiúnach

Beidh an Áise-Aigéan Ciúin ar an margadh ceallraí litiam-ian is mó de réir a chéile 2030, á thiomáint ag fóntais agus tionscail. Beidh sé overtake Meiriceá Thuaidh agus 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 an chéad cheann eile is mó margaí mar gheall ar a gcuid spriocanna a ngeilleagair agus a n-eangach a dhícharbónú thar an gcéad cheann eile dhá scór bliain. Feicfidh LATAM an ráta fáis is airde ag CAGR de 21.4% mar gheall ar dá mhéid níos lú agus bonn íseal.

7. Rudaí le Meas le haghaidh Cadhnraí ian Litiam Ardchaighdeáin

Nuair a bhíonn inverter gréine optúil á cheannach, ní hamháin go gcaithfidh an praghas agus an caighdeán ní mór 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. Níos airde tá dlús fuinnimh le níos lú meáchain agus méid níos fairsinge idir mhuirearú timthriallta.

l Sábháilteacht

Gné ríthábhachtach eile de chadhnraí litiam-ian ó phléascanna is ea an tsábháilteacht agus tinte a d’fhéadfadh tarlú agus tú ag luchtú nó ag scaoileadh, mar sin is gá roghnaigh cadhnraí le meicníochtaí sábháilteachta feabhsaithe, mar shampla braiteoirí teochta agus substaintí coisctheacha.

l Cineál

Is é ceann de na treochtaí is déanaí sa tionscal ceallraí litiam-ian an forbairt cadhnraí soladach-stáit, a thairgeann raon buntáistí ar nós dlús fuinnimh níos airde agus saolré níos faide. Mar shampla, úsáid na Méadóidh cadhnraí soladach-stáit i gcarranna leictreacha a raon go suntasach cumas agus 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 dul in éag dáta roimh an gceannach a dhéanamh. Tá níos faide ó bhroinn ag cadhnraí ian litiam saol mar gheall ar a cheimic ach tá gach ceallraí difriúil óna chéile ag brath ar an cineál, na sonraíochtaí agus an bealach a dhéantar iad. Déanfaidh cadhnraí ardchaighdeáin maireann siad níos faide ós rud é go bhfuil siad déanta as ábhair mhín taobh istigh.