Apa Baterei Lithium Ion?

1. Apa Baterei Lithium Ion?

Baterei minangka sumber daya listrik sing dumadi saka siji utawa luwih sel elektrokimia karo sambungan njaba kanggo daya piranti electrical. Baterei lithium-ion utawa Li-ion minangka jinis baterei sing bisa diisi ulang sing nggunakake baterei abang reversibel saka ion lithium kanggo nyimpen energi lan misuwur dhuwur Kapadhetan energi.

2. Struktur Baterei Lithium Ion

Umume umume Baterei Li-ion komersial nggunakake senyawa interkalasi minangka bahan aktif. Biasane kalebu sawetara lapisan bahan sing disusun ing urutan tartamtu kanggo nggampangake proses elektrokimia sing mbisakake baterei kanggo nyimpen lan ngeculake energi--anoda, katoda, elektrolit, pemisah dan kolektor arus.

Apa iku anode?

Minangka komponen baterei, anode nduweni peran penting ing kapasitas, kinerja, lan kekiatan baterei. Nalika ngisi daya, anoda grafit yaiku tanggung jawab kanggo nampa lan nyimpen ion lithium. Nalika baterei wis kosong, ion litium pindhah saka anoda menyang katoda supaya an arus listrik digawe. Umume anoda sing paling umum digunakake komersial punika grafit, kang ing negara lithiated kebak LiC6 hubungan kanggo maksimal kapasitas 1339 C/g (372 mAh/g). Nanging kanthi pangembangan teknologi, anyar bahan kayata silikon wis diteliti kanggo nambah Kapadhetan energi kanggo baterei lithium-ion.

Apa katoda?

Cathode dianggo kanggo nampa lan ngeculake ion lithium sing diisi kanthi positif sajrone siklus saiki. Biasane kasusun saka struktur lapisan saka oksida berlapis (kayata lithium kobalt oksida), polyanion (kayata lithium wesi fosfat) utawa spinel (kayata lithium manganese oxide) sing dilapisi ing kolektor muatan (biasane digawe saka aluminium).

Apa elektrolit?

Minangka uyah litium ing pelarut organik, elektrolit kasebut minangka medium kanggo ion lithium kanggo mindhah antarane anoda lan katoda sak ngisi daya lan discharging.

Apa iku separator?

Minangka membran tipis utawa lapisan saka materi non-konduktif, separator dianggo kanggo nyegah anode (negatif elektroda) lan katoda (positif elektroda) saka shorting, amarga lapisan iki permeabel kanggo ion lithium nanging ora kanggo elektron. Iku uga bisa mesthekake aliran anteng saka ion antarane elektrods sak daya lan discharging. Mulane, baterei bisa njaga voltase stabil lan nyuda risiko overheating, pembakaran utawa bledosan.

Apa kolektor saiki?

Penagih saiki dirancang kanggo ngumpulake saiki sing diprodhuksi dening elektrods baterei lan transports menyang sirkuit njaba, kang penting kanggo njamin kinerja optimal lan umur dawa baterei. lan biasane digawe saka lembaran aluminium utawa tembaga sing tipis.

3. Sejarah Pangembangan Baterei Lithium Ion

Riset babagan baterei Li-ion sing bisa diisi ulang wiwit taun 1960-an, salah sawijining Conto paling wiwitan yaiku baterei CuF2/Li sing dikembangake dening NASA ing taun 1965. Lan krisis lenga tekan donya ing taun 1970-an, peneliti nguripake manungsa waé kanggo alternatif sumber energi, supaya terobosan sing diprodhuksi wangun paling awal saka baterei Li-ion modern digawe amarga bobot entheng lan energi dhuwur Kapadhetan baterei lithium ion. Ing wektu sing padha, Stanley Whittingham saka Exxon nemokake yen ion lithium bisa dilebokake ing bahan kayata TiS2 kanggo nggawe baterei sing bisa diisi ulang 

Dadi dheweke nyoba komersialisasi baterei iki nanging gagal amarga biaya dhuwur lan anané litium metalik ing sel. Ing taun 1980, materi anyar ditemokake nyedhiyakake voltase sing luwih dhuwur lan luwih akeh stabil ing udhara, sing mengko bakal digunakake ing baterei Li-ion komersial pisanan, sanajan ora, ing dhewe, mutusake masalah masalah ngengkel saka flammability. Ing taun kang padha, Rachid Yazami nemokke lithium grafit elektroda (anoda). Banjur ing taun 1991, lithium-ion sing bisa diisi ulang pisanan ing donya baterei wiwit mlebu pasar 

Ing 2000s, dikarepake kanggo lithium-ion baterei tambah minangka piranti elektronik hotspot dadi populer, kang drive baterei lithium ion dadi luwih aman lan luwih awet. Kendaraan listrik padha ngenalaken ing 2010s, kang digawe pasar anyar kanggo baterei lithium-ion. Ing pangembangan pangolahan lan bahan manufaktur anyar, kayata anoda silikon lan elektrolit solid-state, terus nambah kinerja lan safety saka baterei lithium-ion. Saiki, baterei lithium-ion wis dadi penting ing urip saben dina, supaya riset lan pangembangan bahan anyar lan teknologi terus kanggo nambah kinerja, efisiensi, lan safety saka baterei iki.

4. Jinis-jinis Baterai Lithium Ion

Baterei lithium-ion teka ing macem-macem wujud lan ukuran, lan ora kabeh padha digawe padha. Biasane ana limang jinis baterei lithium-ion.

l Lithium Kobalt Oksida

Baterei lithium kobalt oksida diprodhuksi saka lithium karbonat lan kobalt lan uga dikenal minangka lithium cobaltate utawa lithium-ion kobalt baterei. Dheweke duwe katoda kobalt oksida lan anoda karbon grafit, lan ion litium migrasi saka anoda menyang katoda nalika discharge, kanthi aliran mbalikke nalika baterei wis kebak. Minangka kanggo aplikasi, padha digunakake ing portabel piranti elektronik, kendaraan listrik, lan sistem panyimpenan energi sing bisa dianyari amarga energi spesifik sing dhuwur, tingkat self-discharge sing kurang, operasi sing dhuwur voltase lan sawetara suhu sudhut.Nanging mbayar manungsa waé kanggo uneg-uneg safety related kanggo potensial kanggo runaway termal lan kahanan kang ora tetep ing dhuwur suhu.

l Lithium Mangan Oksida

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) minangka bahan katoda sing umum digunakake ing baterei lithium-ion. Teknologi kanggo baterei kaya iki wiwitane ditemokaké ing taun 1980-an, kanthi publikasi pisanan ing Riset Bahan Buletin taun 1983. Salah sawijining kaluwihan LiMn2O4 yaiku nduweni termal sing apik stabilitas, tegese iku kurang kamungkinan kanggo nemu runaway termal, kang uga luwih aman tinimbang jinis baterei lithium-ion liyane. Kajaba iku, mangan KALUBÈRAN lan akeh kasedhiya, kang ndadekake pilihan luwih sustainable dibandhingake kanggo bahan katoda sing ngemot sumber daya winates kaya kobalt. Akibate, lagi kerep ditemokaké ing peralatan medical lan piranti, piranti daya, listrik motor, lan aplikasi liyane. Senadyan kaluwihan, LiMn2O4 miskin stabilitas muter dibandhingake LiCoO2, kang tegese bisa mbutuhake liyane panggantos asring, supaya bisa uga ora cocok kanggo panyimpenan energi long-term sistem.

l Lithium Iron Phosphate (LFP)

Fosfat digunakake minangka katoda ing baterei lithium wesi fosfat, asring dikenal minangka baterei li-fosfat. Resistance kurang wis nambah termal stabilitas lan safety. Dheweke uga misuwur amarga daya tahan lan siklus urip sing dawa, sing nggawe pilihan sing paling larang kanggo jinis lithium-ion liyane baterei. Akibate, baterei iki asring digunakake ing pit listrik lan aplikasi liyane sing mbutuhake siklus urip sing dawa lan tingkat safety sing dhuwur. Nanging kekurangane nggawe angel berkembang kanthi cepet. Kaping pisanan, dibandhingake karo jinis liyane saka baterei lithium-ion, padha biaya luwih amarga padha nggunakake langka lan bahan mentah sing larang. Kajaba iku, baterei lithium wesi fosfat duwe a voltase operasi ngisor, kang tegese padha bisa uga ora cocok kanggo sawetara aplikasi sing mbutuhake voltase sing luwih dhuwur. Wektu ngisi daya sing luwih dawa ndadekake a kerugian ing aplikasi sing mbutuhake ngisi daya cepet.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide batre, asring dikenal minangka NMC baterei, dibangun saka macem-macem bahan sing universal ing baterei lithium-ion. Katoda sing digawe saka campuran nikel, mangan, lan kobalt kalebu. Kapadhetan energi sing dhuwur, kinerja muter sing apik, lan a umur dawa wis dadi pilihan pisanan ing kendaraan listrik, panyimpenan kothak sistem, lan aplikasi kinerja dhuwur liyane, sing wis nyumbang luwih kanggo nambah popularitas kendaraan listrik lan sistem energi dianyari. Kanggo nambah kapasitas, elektrolit anyar lan aditif digunakake kanggo mbisakake kanggo daya kanggo 4.4V / sel lan luwih 

Ana gaya menyang NMC-campuran Li-ion wiwit sistem biaya-efektif lan menehi kinerja apik. nikel, mangan, lan kobalt telung bahan aktif sing bisa gampang digabungake kanggo cocog sudhut sawetara aplikasi sistem panyimpenan otomotif lan energi (EES) sing mbutuhake asring cycling. Saka ngendi kita bisa ndeleng kulawarga NMC dadi luwih macem-macem Nanging, efek sisih saka runaway termal, beboyo geni lan lingkungan uneg-uneg bisa ngalangi pangembangan luwih.

l Lithium Titanate

Lithium titanate, asring dikenal minangka li-titanate, minangka jinis baterei sing nduweni a akeh panggunaan. Amarga saka nanoteknologi unggul, iku bisa kanggo cepet ngisi lan discharge nalika njaga voltase stabil, kang ndadekake uga cocog kanggo aplikasi daya dhuwur kayata kendaraan listrik, komersial lan sistem panyimpenan energi industri, lan panyimpenan tingkat kothak 

Bebarengan karo sawijining safety lan linuwih, baterei iki bisa digunakake kanggo militèr lan aerospace aplikasi, uga nyimpen angin lan energi solar lan mbangun pinter kothak. Salajengipun, miturut Battery Space, baterei kasebut bisa uga dipunginaaken ing sistem daya serep kritis sistem. Nanging, lithium titanate baterei cenderung luwih larang tinimbang baterei lithium-ion tradisional amarga kanggo proses fabrikasi rumit sing dibutuhake kanggo ngasilake.

5. Tren Pangembangan Baterei Lithium Ion

Wutah global instalasi energi terbarukan saya tambah produksi energi intermiten, nggawe kothak ora seimbang. Iki wis nyebabake a dikarepake kanggo baterei.nalika fokus ing emisi karbon nul lan kudu pindhah adoh saka bahan bakar fosil, yaiku batu bara, kanggo produksi daya cepet luwih pemerintah kanggo insentif instalasi tenaga surya lan angin. Iki instalasi ngutangi piyambak kanggo sistem panyimpenan baterei sing nyimpen keluwihan daya kui 

Mulane, insentif pemerintah kanggo insentif baterei Li-ion panginstalan uga mimpin pangembangan baterei lithium ion. Contone, ukuran pasar Baterei Lithium-Ion NMC global digambarake bakal tuwuh saka US $ yuta ing 2022 dadi US$ yuta ing 2029; samesthine bakal tuwuh ing CAGR % saka 2023 nganti 2029. Lan nambah kabutuhan aplikasi nuntut abot beban digambarake kanggo nggawe baterei lithium ion 3000-10000 paling cepet segmen sing tuwuh sajrone ramalan (2022-2030).

6. Analisis investasi saka Baterei Lithium Ion

Industri pasar baterei lithium ion dijangkepi tuwuh saka USD 51.16 milyar ing taun 2022 dadi USD 118.15 milyar ing taun 2030, nuduhake gabungan taunan tingkat wutah 4.72% sajrone ramalan (2022-2030), sing gumantung saka sawetara faktor.

l Analisis pangguna pungkasan

Instalasi sektor utilitas minangka pembalap utama kanggo panyimpenan energi baterei sistem (BESS). Segmen iki samesthine bakal tuwuh saka $ 2.25 milyar ing 2021 dadi $ 5.99 milyar ing 2030 kanthi CAGR 11.5%. Baterei Li-ion nuduhake luwih dhuwur 34.4% CAGR amarga basis wutah sing sithik. Panyimpenan energi omah lan komersial Segmen minangka wilayah liyane kanthi potensial pasar gedhe $ 5.51 milyar ing 2030, saka $1.68 milyar ing 2021. Sektor industri terus maju menyang emisi karbon nol, karo perusahaan nggawe janji net-nol ing rong sabanjure puluhan taun. Perusahaan telekomunikasi lan pusat data ana ing ngarep kanggo nyuda emisi karbon kanthi fokus tambah ing sumber daya energi sing bisa dianyari. Kabeh kang bakal ningkataké pembangunan kanthi cepet saka baterei lithium ion minangka perusahaan golek cara kanggo mesthekake serep lan kothak wawas dipercaya.

l Analisis Jinis Produk

Amarga saka rega dhuwur saka kobalt, baterei kobalt-free iku salah siji saka tren pangembangan baterei lithium-ion. Tegangan dhuwur LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) karo Kapadhetan energi teori dhuwur iku salah siji sing paling janjeni Co-free bahan katoda ing luwih. Salajengipun, asil eksperimen mbuktekaken cycling lan C-tingkat kinerja baterei LNMO apik kanthi nggunakake elektrolit semi padat. Iki bisa diusulake yen COF anionik bisa nyerep banget Mn3+/Mn2+ lan Ni2+ liwat interaksi Coulomb, nyegah migrasi destruktif menyang anoda. Mulane, karya iki bakal migunani kanggo komersialisasi bahan katoda LNMO.

l Analisis Wilayah

Asia-Pasifik bakal dadi pasar baterei lithium-ion stasioner paling gedhe dening 2030, didorong dening utilitas lan industri. Iku bakal nyusul Amerika Utara lan Eropa kanthi pasar $7.07 milyar ing 2030, mundhak saka $1.24 milyar ing 2021 ing CAGR udakara 21.3%. Amerika Utara lan Eropa bakal dadi sing paling gedhe sabanjure pasar amarga tujuane kanggo decarbonize ekonomi lan kothak ing sabanjure rong puluh taun. LATAM bakal ndeleng tingkat wutah paling dhuwur ing CAGR 21.4% amarga saka ukuran cilik lan dhasar kurang.

7. Bab sing Perlu Ditimbang kanggo Baterei Lithium Ion Berkualitas

Nalika tuku inverter solar optik, ora mung rega lan kualitas kudu dianggep, faktor liyane uga kudu mbudidaya.

l Kapadhetan energi

Kapadhetan energi yaiku jumlah energi sing disimpen saben volume unit. Luwih dhuwur Kapadhetan energi karo bobot kurang lan ukuran luwih jembar antarane daya siklus.

l Keamanan

Safety minangka aspek kritis liyane saka baterei lithium-ion wiwit bledosan lan geni sing bisa kelakon nalika ngisi daya utawa discharging, supaya iku perlu kanggo pilih baterei kanthi mekanisme safety sing luwih apik, kayata sensor suhu lan zat sing ngalangi.

l Tipe

Salah sawijining tren paling anyar ing industri baterei lithium-ion yaiku pangembangan baterei solid-state, sing nawakake macem-macem keuntungan kayata Kapadhetan energi sing luwih dhuwur lan siklus urip sing luwih dawa. Contone, nggunakake baterei solid-state ing mobil listrik bakal nambah sawetara kemampuan lan safety.

l Rate pengisian

Tingkat ngisi daya gumantung sepira cepet baterei diisi kanthi aman. Kadhangkala baterei butuh wektu suwe kanggo ngisi daya sadurunge bisa digunakake.

l Umur

Ora ana baterei sing bisa digunakake kanggo kabeh urip nanging duwe tanggal kadaluwarsa. Priksa kadaluwarsa tanggal sadurunge nggawe tuku. Baterei Lithium ion nduweni sifat luwih dawa urip amarga kimia nanging saben baterei beda-beda saka saben liyane gumantung ing jinis, specifications lan cara padha digawe. Baterei kualitas dhuwur bakal tahan maneh wiwit lagi digawe saka bahan apik nang.