Menene Batir Lithium ion

1 Menene Batirin Lithium ion?

Baturi tushen wutar lantarki ne wanda ya ƙunshi sel guda ɗaya ko fiye da na'urorin lantarki tare da haɗin waje don kunna na'urorin lantarki Batirin lithium-ion ko Li-ion wani nau'in baturi ne mai caji wanda ke amfani da rage jujjuyawar ion lithium don adana makamashi kuma ya shahara da yawan kuzarinsu.

2 Tsarin Batirin Lithium ion

Gabaɗaya yawancin batirin Li-ion na kasuwanci suna amfani da mahaɗar haɗin kai azaman kayan aiki. Yawanci sun ƙunshi nau'ikan abubuwa da yawa waɗanda aka tsara ta takamaiman tsari don sauƙaƙe tsarin lantarki wanda ke ba da damar baturi don adanawa da sakin makamashi - anode, cathode, electrolyte, mai rabawa da mai tarawa na yanzu.

Menene anode?

A matsayin ɓangaren baturi, anode yana taka muhimmiyar rawa a iya aiki, aiki, da dorewa na baturi. Lokacin caji, graphite anode yana da alhakin karɓa da adana ions lithium. Lokacin da baturi ya ƙare, ions lithium suna motsawa daga anode zuwa cathode don ƙirƙirar wutar lantarki. Gabaɗaya mafi yawan amfani da anode na kasuwanci shine graphite, wanda a cikin cikakkiyar yanayin sa na LiC6 yayi daidai da mafi girman ƙarfin 1339 C/g (372 mAh/g) Amma tare da haɓaka fasahar fasaha, an bincika sabbin abubuwa kamar silicon don haɓaka yawan kuzarin batir lithium-ion.

Menene cathode?

Cathode yana aiki don karɓa da sakin ions lithium masu inganci masu inganci yayin hawan keke na yanzu. Yawanci ya ƙunshi tsarin sifofi na oxide mai laushi (kamar lithium cobalt oxide), polyanion (kamar lithium iron phosphate) ko spinel (kamar lithium manganese oxide) mai rufi akan mai karɓar caji (yawanci ana yin shi da aluminum). 

Menene electrolyte?

A matsayin gishirin lithium a cikin kaushi na halitta, electrolyte yana aiki azaman matsakaici don ions lithium don motsawa tsakanin anode da cathode yayin caji da fitarwa.

Menene SEPARATOR?

A matsayin bakin ciki na membrane ko Layer na kayan da ba sa aiki, SEPARATOR yana aiki don hana anode (mara kyau electrode) da cathode (tabbatacce electrode) daga raguwa, tun da wannan Layer yana iya shiga cikin ions lithium amma ba ga electrons ba. Hakanan yana iya tabbatar da tsayayyen kwararar ions tsakanin na'urorin lantarki yayin caji da fitarwa. Saboda haka, baturi zai iya kula da tsayayyen ƙarfin lantarki kuma ya rage haɗarin zafi, konewa ko fashewa.

Menene mai tarawa na yanzu?

An ƙera mai tarawa na yanzu don tattara na yanzu da na'urorin lantarki na baturi ke samarwa da jigilar shi zuwa kewayen waje, wanda ke da mahimmanci don tabbatar da ingantaccen aiki da tsawon rayuwar baturi. Kuma yawanci ana yin ta ne daga siraren siraren aluminum ko jan karfe.

3 Tarihin Ci gaban Batirin Lithium ion

Bincike akan batirin Li-ion masu caji tun shekarun 1960, ɗaya daga cikin misalan farko shine baturin CuF2/Li wanda NASA ta haɓaka 1965 Kuma matsalar man fetur ta afkawa duniya a cikin shekarun 1970, masu bincike sun mayar da hankalinsu ga wasu hanyoyin samar da makamashi, don haka nasarar da ta samar da farkon nau'in batirin Li-ion na zamani ya samu ne saboda nauyi mai nauyi da yawan kuzarin batirin lithium ion. A lokaci guda, Stanley Whittingham na Exxon ya gano cewa ana iya shigar da ions lithium cikin kayan kamar TiS2 don ƙirƙirar baturi mai caji. 

Don haka ya yi kokarin sayar da wannan baturi amma ya kasa saboda tsadar sa da kuma kasancewar karfen lithium a cikin sel. A cikin 1980, an gano sabon abu don bayar da ƙarfin lantarki mafi girma kuma ya fi kwanciyar hankali a cikin iska, wanda daga baya za a yi amfani da shi a cikin batirin Li-ion na kasuwanci na farko, kodayake bai, a kan kansa ba, ya warware matsalar flammability. A wannan shekarar, Rachid Yazami ya ƙirƙira na'urar lantarki ta lithium graphite (anode). Sannan kuma a shekarar 1991, batir lithium-ion mai caji na farko a duniya ya fara shiga kasuwa. A cikin 2000s, buƙatun batirin lithium-ion ya ƙaru yayin da na'urorin lantarki masu ɗaukuwa suka zama sananne, wanda ke motsa batir lithium ion su zama mafi aminci kuma mafi dorewa. An ƙaddamar da motocin lantarki a cikin 2010s, wanda ya haifar da sabuwar kasuwa don batirin lithium-ion 

Haɓaka sabbin hanyoyin masana'antu da kayan, kamar silicon anodes da m-state electrolytes, ya ci gaba da inganta aiki da aminci na lithium-ion baturi. A zamanin yau, batirin lithium-ion sun zama mahimmanci a rayuwarmu ta yau da kullun, don haka bincike da haɓaka sabbin kayan aiki da fasaha suna gudana don haɓaka aiki, inganci, da amincin waɗannan batura.

4. Nau'in Batirin Lithium ion

Batura lithium-ion sun zo da siffofi da girma dabam dabam, kuma ba duka an yi su daidai ba. A al'ada akwai baturan lithium-ion iri biyar.

l Lithium Cobalt Oxide

Ana kera batirin lithium cobalt oxide daga lithium carbonate da cobalt kuma ana kuma san su da lithium cobaltate ko lithium-ion. Suna da cobalt oxide cathode da graphite carbon anode, da lithium ions suna ƙaura daga anode zuwa cathode yayin fitarwa, tare da juyawa yayin da aka caji baturi. Amma game da aikace-aikacen sa, ana amfani da su a cikin na'urorin lantarki masu ɗaukuwa, motocin lantarki, da tsarin ajiyar makamashi mai sabuntawa saboda ƙayyadaddun makamashinsu na musamman, ƙarancin fitar da kai, babban ƙarfin aiki da kewayon zafin jiki.Amma kula da abubuwan da suka shafi aminci. zuwa yuwuwar guduwar thermal da rashin kwanciyar hankali a yanayin zafi mai girma.

l Lithium Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) wani abu ne na katode da aka saba amfani da shi a cikin batura lithium-ion. An fara gano fasahar irin wannan baturi a cikin 1980s, tare da buga farko a cikin Bulletin na Materials a 1983. Ɗaya daga cikin fa'idodin LiMn2O4 shine cewa yana da kwanciyar hankali mai kyau, ma'ana cewa ba shi da yuwuwar fuskantar yanayin gudu, wanda kuma ya fi sauran nau'ikan batirin lithium-ion. Bugu da ƙari, manganese yana da yawa kuma yana samuwa a ko'ina, wanda ya sa ya zama zaɓi mai ɗorewa idan aka kwatanta da kayan cathode da ke dauke da iyakacin albarkatu kamar cobalt. A sakamakon haka, ana samun su akai-akai a cikin kayan aikin likita da na'urori, kayan aikin wuta, babur lantarki, da sauran aikace-aikace. Duk da fa'idodinsa, LiMn2O4 mafi ƙarancin kwanciyar hankali na hawan keke idan aka kwatanta da LiCoO2, wanda ke nufin yana iya buƙatar ƙarin sauyawa akai-akai, don haka bazai dace da tsarin adana makamashi na dogon lokaci ba.

l Lithium Iron Phosphate (LFP)

Ana amfani da Phosphate azaman cathode a cikin batir phosphate na lithium baƙin ƙarfe, galibi ana kiransa batir li-phosphate. Ƙananan juriya sun inganta yanayin yanayin zafi da aminci Sun kuma shahara da tsayin daka da kuma tsawon rayuwa, wanda ya sa su zama zaɓi mafi tsada ga sauran nau'ikan batura na lithium-ion. Saboda haka, ana amfani da waɗannan batura akai-akai a kekunan lantarki da sauran aikace-aikacen da ke buƙatar tsawon rayuwa da matakan aminci. Amma rashin amfaninsa yana sa yana da wahala a haɓaka cikin sauri. Da fari dai, idan aka kwatanta da sauran nau'ikan batirin lithium-ion, sun fi tsada saboda suna amfani da kayan da ba su da yawa kuma masu tsada. Bugu da kari, batir phosphate na lithium iron phosphate suna da karancin karfin aiki, wanda ke nufin ba za su dace da wasu aikace-aikacen da ke bukatar karin wutar lantarki ba. Tsawon lokacin cajinsa ya sa ya zama nakasu a aikace-aikacen da ke buƙatar caji mai sauri.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Lithium nickel manganese Cobalt Oxide baturi, wanda aka fi sani da batir NMC, an gina su ne da abubuwa iri-iri waɗanda ke duniya baki ɗaya a cikin batirin lithium-ion. An haɗa cathode da aka gina da cakuda nickel, manganese, da cobalt Yawan kuzarinsa, kyakkyawan aikin kekuna, da tsawon rayuwa ya sanya ya zama zaɓi na farko a cikin motocin lantarki, tsarin adana grid, da sauran aikace-aikace masu inganci, wanda ya ƙara ba da gudummawa ga haɓaka shaharar motocin lantarki da tsarin makamashi mai sabuntawa. Don ƙara ƙarfin aiki, ana amfani da sababbin electrolytes da additives don ba da damar yin caji zuwa 4.4V/cell kuma mafi girma. Akwai haɓaka zuwa NMC-gauran Li-ion tun lokacin da tsarin yana da tsada kuma yana ba da kyakkyawan aiki. Nickel, manganese, da cobalt abubuwa ne masu aiki guda uku waɗanda za a iya haɗa su cikin sauƙi don dacewa da aikace-aikacen kewayon kewayon motoci da tsarin ajiyar makamashi (EES) waɗanda ke buƙatar hawan keke akai-akai.

 Daga abin da za mu iya ganin NMC iyali ya zama mafi bambancin

Koyaya, illolin sa na guduwar zafi, haɗarin wuta da damuwa na muhalli na iya kawo cikas ga ci gabanta.

l Lithium Titanate

Lithium titanate, wanda aka fi sani da li-titanate, nau'in baturi ne wanda ke da yawan amfani. Saboda nanotechnology mafi girma, yana iya yin caji da sauri da fitarwa yayin da yake riƙe da ƙarfin lantarki mai ƙarfi, wanda ya sa ya dace da aikace-aikace masu ƙarfi kamar motocin lantarki, tsarin ajiyar makamashi na kasuwanci da masana'antu, da ma'ajin matakin grid. Tare da amincinsa da amincinsa, ana iya amfani da waɗannan batura don aikace-aikacen soja da na sararin samaniya, da kuma adana iska da makamashin hasken rana da gina grid masu wayo. Bugu da ƙari, a cewar Space Battery, waɗannan batura za a iya amfani da su a tsarin tsarin wutar lantarki-mafi mahimmancin madadin. Duk da haka, batirin lithium titanate yakan yi tsada fiye da batir lithium-ion na gargajiya saboda sarkar tsarin ƙirƙira da ake buƙata don samar da su.

5.Hanyoyin Ci gaban Batir Lithium Ion

Haɓaka na'urorin da ake sabunta makamashi a duniya ya ƙara samar da makamashi na tsaka-tsaki, yana haifar da grid mara daidaituwa. Wannan ya haifar da bukatar batura.Yayin da aka mayar da hankali kan iskar carbon da ba za a yi watsi da shi ba, wato kwal, don samar da wutar lantarki ya sa gwamnatoci su kara zaburar da wutar lantarki ta hasken rana da iska. Waɗannan abubuwan shigarwa suna ba da rancen kansu ga tsarin ajiyar baturi waɗanda ke adana ƙarfin wuce gona da iri. Don haka, yunƙurin gwamnati don ƙarfafa na'urorin batirin Li-ion kuma suna haɓaka haɓaka batir lithium ion. Misali, girman kasuwar batirin Lithium-Ion NMC na duniya ana hasashen zai yi girma daga dalar Amurka miliyan a 2022 zuwa dalar Amurka miliyan a 2029; ana tsammanin yayi girma a CAGR na % daga 2023 zuwa 2029  Kuma ana hasashen karuwar buƙatun aikace-aikacen da ke buƙatar nauyi mai nauyi don yin batir ion lithium na 3000-10000 mafi girman girma a cikin lokacin hasashen (2022-2030).

6 Rahoton kudi na baya-bayan nan game da kudin shiga na Lithium ion Battery

Kasuwancin kasuwar batirin lithium ion ana hasashen zai yi girma daga dala biliyan 51.16 a cikin 2022 zuwa dala biliyan 118.15 nan da 2030, yana nuna adadin haɓakar shekara-shekara na 4.72% a lokacin hasashen (2022-2030), wanda ya dogara da dalilai da yawa.

l Binciken Ƙarshen Mai Amfani

Shigar da sassan kayan aiki sune manyan direbobi don tsarin ajiyar makamashin baturi (BESS). Ana tsammanin wannan sashin zai yi girma daga dala biliyan 2.25 a cikin 2021 zuwa dala biliyan 5.99 a cikin 2030 a CAGR na 11.5%.  Batura Li-ion suna nuna mafi girman 34.4% CAGR saboda ƙarancin ci gaban su. Sassan ajiyar makamashi na gida da na kasuwanci wasu yankuna ne masu yuwuwar kasuwa na dala biliyan 5.51 a cikin 2030, daga dala biliyan 1.68 a cikin 2021. Bangaren masana'antu ya ci gaba da tafiya zuwa ga hayakin carbon da ba zai cika ba, tare da kamfanoni da ke yin alƙawura a cikin shekaru ashirin masu zuwa. Kamfanonin sadarwa da cibiyoyin bayanai suna kan gaba wajen rage hayakin carbon tare da mai da hankali kan hanyoyin samar da makamashi mai sabuntawa. Duk abin da zai inganta saurin ci gaban  batirin lithium ion kamar yadda kamfanoni ke samun hanyoyin tabbatar da abin dogaro da ma'aunin grid.

l Nau'in Samfura

Saboda tsadar cobalt, batir mara amfani da cobalt ɗaya ne daga cikin abubuwan ci gaba na batir lithium-ion. Babban ƙarfin wutar lantarki LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) tare da yawan kuzarin ka'idar makamashi yana ɗaya daga cikin mafi kyawun kayan haɗin gwiwar cathode a gaba. Bugu da ari, sakamakon gwajin ya tabbatar da cewa ana inganta aikin hawan keke da aikin batir LNMO ta hanyar amfani da lantarki mai ƙarfi. Ana iya ba da shawarar wannan cewa anionic COF yana da ikon ɗaukar Mn3 +/Mn2+ da Ni2+ da ƙarfi ta hanyar hulɗar Coulomb, yana hana ƙaura mai lalata su zuwa anode. Saboda haka, wannan aikin zai zama da amfani ga sayar da kayan LNMO cathode.

l Binciken Yanki

Asiya-Pacific za ta kasance babbar kasuwar batirin lithium-ion mai tsayayye nan da shekarar 2030, ta hanyar kayan aiki da masana'antu. Zai mamaye Arewacin Amurka da Turai tare da kasuwar dala biliyan 7.07 a cikin 2030, yana girma daga $ 1.24 biliyan a 2021 a CAGR na 21.3%. Arewacin Amurka da Turai za su kasance kasuwa mafi girma na gaba saboda burinsu na lalata tattalin arzikinsu da tsarin tattalin arzikinsu cikin shekaru ashirin masu zuwa. LATAM zai ga mafi girman ƙimar girma a CAGR na 21.4% saboda ƙaramin girmansa da ƙarancin tushe.

7 Abubuwan da za a yi la'akari da su don Batir Lithium ion masu inganci

Lokacin siyan inverter na hasken rana, ba wai kawai farashi da inganci dole ne a yi la'akari da su ba, wasu dalilai ma yakamata a kiyaye su.

l Yawan Makamashi

Yawan makamashi shine adadin kuzarin da aka adana kowace juzu'in raka'a. Maɗaukakin ƙarfin ƙarfi tare da ƙarancin nauyi da girman ya fi girma tsakanin hawan keke.

l  Alarci

Tsaro wani muhimmin al'amari ne na baturan lithium-ion tun fashewa da gobara da ka iya faruwa yayin caji ko fitarwa, don haka ya zama dole a zaɓi batura tare da ingantattun hanyoyin aminci, kamar na'urori masu auna zafin jiki da abubuwan hanawa.

l Nau'i

Ɗaya daga cikin sabbin abubuwan da ke faruwa a masana'antar batirin lithium-ion shine haɓaka batura masu ƙarfi, waɗanda ke ba da fa'idodi iri-iri kamar ƙarfin ƙarfin kuzari da kuma tsawon rayuwa. Misali, amfani da batura masu ƙarfi a cikin motocin lantarki zai ƙara ƙarfin kewayon su da aminci sosai.

l Yawan caji

Adadin caji ya dogara da saurin cajin baturi lafiya. Wani lokaci baturin yana ɗaukar lokaci mai tsawo kafin a yi amfani da su.

l Tsawon rayuwa

 Babu baturi da ke aiki tsawon rayuwa amma yana da ranar ƙarewa. Bincika ranar karewa kafin yin siyan. Batirin Lithium ion suna da tsawon rayuwa mai tsawo saboda sunadarai amma kowane baturi ya bambanta da juna ya danganta da nau'i, ƙayyadaddun bayanai da yadda aka kera su. Batura masu inganci za su daɗe tun da an yi su da kyawawan abubuwa a ciki.