Pîlên Lithium Ion çi ne

1 Pîlên Lithium Ion çi ne?

Pîl çavkaniyek hêza elektrîkê ye ku ji yek an çend hucreyên elektrokîmyayî yên bi girêdanên derveyî ve ji bo hêzkirina amûrên elektrîkê pêk tê Pîlê litium-ion an Li-ion celebek bataryayên dakêşbar e ku kêmkirina paşverû ya îyonên lîtiumê bikar tîne da ku enerjiyê hilîne û tîrêjiya wan a enerjiya bilind navdar e.

2 Structure of Lithium Ion Batteries

Bi gelemperî, piraniya Batteries Li-ion-a bazirganî, pêkhateyên navberê wekî materyalên çalak bikar tînin. Ew bi gelemperî ji çend tebeqeyên materyalê pêk tên ku bi rêzek taybetî hatine rêz kirin da ku pêvajoya elektrokîmyayî ya ku pîlê dihêle ku enerjiyê hilîne û azad bike - anode, katod, elektrolît, veqetandî û berhevkarê heyî hêsantir bike.

anode çi ye?

Wekî pêkhateyek pîlê, anode di kapasîteyê, performans û domdariya pîlê de rolek girîng dilîze. Dema barkirinê, anoda grafît berpirsiyar e ku îyonên lîtiumê qebûl bike û hilîne. Dema ku pîlê tê dahûrandin, îyonên lîtiumê ji anodê ber bi katodê ve diçin û ji ber vê yekê herikîna elektrîkê çê dibe. Bi gelemperî anodê herî gelemperî ku ji hêla bazirganî ve tê bikar anîn grafît e, ku di rewşa xwe ya bi tevahî lîtîkî ya LiC6 de bi kapasîteya herî zêde ya 1339 C / g (372 mAh / g) ve girêdayî ye. Lê digel pêşkeftina teknolojiyên, materyalên nû yên wekî silicon hatine lêkolîn kirin ku ji bo bataryayên lîtium-îonê dakêşana enerjiyê baştir bikin.

Katod çi ye?

Katod dixebite ku di dema çerxên heyî de îyonên lîtiumê yên erênî-barkirî qebûl bike û berde. Ew bi gelemperî ji avahiyek birêkûpêk a oksîdek qatkirî (wek oksîda kobalt a lîtium), polanyonek (mîna fosfatê hesinê lîtium) an spinelek (wekî oksîdê lîtium manganese) ku li ser kolektorek barkirî (bi gelemperî ji aluminiumê hatî çêkirin) pêk tê. 

Elektrolît çi ye?

Wekî xwêya lîtiumê di nav halverek organîk de, elektrolît wekî navgînek ji îyonên lîtiumê re kar dike ku di dema barkirin û dakêşanê de di navbera anode û katodê de bigerin.

Separator çi ye?

Wekî membranek zirav an qatek ji materyalê ne-rêvebir, veqetandî dixebite ku pêşî li kurtbûna anodê (elektroda neyînî) û katodê (elektroda erênî) bigire, ji ber ku ev tebeq ji îyonên lîtiumê re derbas dibe lê ne ji elektronan re. Di heman demê de ew dikare herikîna domdar a îyonan di navbera elektrodê de di dema barkirin û dakêşanê de jî misoger bike. Ji ber vê yekê, pîlê dikare voltaja domdar biparêze û xetera germbûna zêde, şewitandinê an teqînê kêm bike.

Berhevkarê niha çi ye?

Berhevkarê heyî hatî sêwirandin ku heya niha ku ji hêla elektrodên pîlê ve hatî hilberandin berhev bike û wê berbi çerxa derveyî veguhezîne, ku ev yek ji bo peydakirina performansa çêtirîn û dirêjahiya pîlê girîng e. Û bi gelemperî ew bi gelemperî ji pelek tenik a aluminium an sifir tê çêkirin.

3 Dîroka Pêşveçûna Batteriesên Lithium Ion

Lêkolîna li ser bataryayên Li-ionê yên ji nû ve dakêşandî di salên 1960-an de ye, yek ji wan nimûneyên pêşîn pîlê CuF2/Li ye ku ji hêla NASA ve hatî pêşve xistin. 1965 Û krîza neftê di salên 1970-an de li cîhanê ket, lêkolîneran bala xwe da ser çavkaniyên alternatîf ên enerjiyê, ji ber vê yekê pêşkeftina ku forma herî pêşîn a pîlê nûjen a Li-ion çêkir ji ber giraniya sivik û tîrêjiya enerjiyê ya zêde ya bataryayên lîtium ion pêk hat. Di heman demê de, Stanley Whittingham ji Exxon vedît ku îyonên lîtiumê dikarin di nav materyalên wekî TiS2 de werin danîn da ku bataryek vejêbar çêbikin. 

Ji ber vê yekê wî hewl da ku vê batterê bazirganî bike lê ji ber lêçûna zêde û hebûna lîtiumê metalî di şaneyan de bi ser neket. Di sala 1980-an de maddeya nû hate dîtin ku voltaja bilindtir pêşkêşî dike û di hewayê de pir aramtir bû, ku paşê dê di yekem pîlê bazirganî ya Li-ion de were bikar anîn, her çend ew bi serê xwe pirsgirêka domdar a şewatê çareser nekir. Di heman salê de, Rachid Yazami elektrodê grafît lîtium (anodê) îcad kir. Dûv re di sala 1991-an de, yekem bataryayên lîtium-ion-ê yên guhezbar ên cîhanê dest bi ketina sûkê kirin. Di salên 2000-an de, ji ber ku amûrên elektronîkî yên portable populer bûn, daxwaziya bataryayên lîtium-ion zêde bû, ku ev yek dihêle ku bataryayên lîtium-ion ewletir û domdartir bibin. Wesayîtên elektrîkî di sala 2010-an de hatin pêşkêş kirin, ku ji bo bataryayên lîtium-ion bazarek nû ava kir. 

Pêşveçûna pêvajoyên hilberînê û materyalên nû, wekî anodes silicon û elektrolîtên hişk, berdewam kir ku performans û ewlehiya bataryayên lîtium-ion baştir bike. Naha, bataryayên lîtium-ion di jiyana me ya rojane de girîng bûne, ji ber vê yekê lêkolîn û pêşkeftina materyal û teknolojiyên nû berdewam in da ku performansa, karîgerî û ewlehiya van pîlê baştir bikin.

4.Cûreyên Pîlên Lithium Ion

Pîlên lîtium-ion di cûrbecûr şekl û mezinahiyê de ne, û ne hemî wan wekhev têne çêkirin. Bi gelemperî pênc celeb bataryayên lîtium-ion hene.

l Oksîdê Kobalt Lithium

Pîlên oksîdê kobalt lîtium ji karbonat û kobalt lîtium têne çêkirin û wekî bataryayên lîtium-kobaltate an lîtium-îyonên kobalt jî têne zanîn. Di wan de katodek oksîdê kobalt û anodek karbonê ya grafît heye, û îyonên lîtiumê di dema dakêşanê de ji anodê ber bi katodê ve diçin, dema ku pîlê tê barkirin herikîna berovajî dibe. Di derbarê sepana wê de, ew di cîhazên elektronîkî yên portable, wesayîtên elektrîkê, û pergalên hilanîna enerjiya nûjen de têne bikar anîn ji ber ku enerjiya taybetî ya wan a bilind, rêjeya xwe-vekêşana kêm, voltaja xebitandinê ya bilind û germahiya berfireh. Lê bala xwe bidin fikarên ewlehiyê yên têkildar. ji bo potansiyela revîna termal û bêîstîqrarê di germên bilind de.

l Lithium Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) materyalek katodê ye ku bi gelemperî di bataryayên lîtium-ion de tê bikar anîn. Teknolojiya vî rengî ya pîlê di destpêkê de di sala 1980-an de hate keşif kirin, bi weşana yekem a di Bultena Lêkolînê ya Materyal de di 1983 de. Yek ji avantajên LiMn2O4 ev e ku ew xwedan îstîqrara germî ya baş e, tê vê wateyê ku ew kêm e ku ezmûna revîna termalê biceribîne, ku ew jî ji celebên din ên bataryayên lîtium-ion ewletir in. Wekî din, manganese pir û berbelav peyda dibe, ku ew li gorî materyalên katodê yên ku çavkaniyên tixûbdar ên mîna kobalt dihewîne vebijarkek domdartir dike. Wekî encamek, ew bi gelemperî di amûr û amûrên bijîjkî, amûrên hêzê, motorsîkletên elektrîkê, û serîlêdanên din de têne dîtin. Tevî avantajên wê, LiMn2O4 îstîqrara bisiklêtê ya xizantir li gorî LiCoO2, ku tê vê wateyê ku dibe ku ew guheztina pir caran hewce bike, ji ber vê yekê dibe ku ew ji bo pergalên hilanîna enerjiyê yên demdirêj ne guncan be.

l Lithium Iron Fosphate (LFP)

Fosfat di bataryayên fosfatê yên hesinê lîtiumê de, ku bi gelemperî wekî bataryayên li-fosfatê têne zanîn, wekî katod tê bikar anîn. Berxwedana wan a kêm aramiya germî û ewlehiya wan baştir kiriye Ew di heman demê de ji bo domdarî û çerxa jiyanek dirêj jî navdar in, ku wan ji celebên din ên bataryayên lîtium-ion vebijarka herî biha-bandor dike. Ji ber vê yekê, ev bataryayên bi gelemperî di bisîkletên elektrîkê û sepanên din de têne bikar anîn ku pêdiviya jiyanek dirêj û astên bilind ên ewlehiyê hewce dike. Lê kêmasiyên wê pêşveçûna bi lez zehmet dike. Ya yekem, li gorî celebên din ên bataryayên lîtium-ion, ew mesrefa wan zêdetir e ji ber ku ew madeyên xav kêm û biha bikar tînin. Wekî din, bataryayên fosfatê yên hesinê lîtium xwedan voltaja xebitandinê ya hindiktir in, ku tê vê wateyê ku dibe ku ew ji bo hin serîlêdanên ku voltaja bilind hewce dikin ne maqûl bin. Dema şarjkirina wê ya dirêjtir di serîlêdanên ku hewcedariyek bilez hewce dike de dezavantajek dike.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Pîlên lîtium nîkel manganese kobalt oksîdê, ku bi gelemperî wekî bataryayên NMC têne zanîn, ji cûrbecûr materyalan têne çêkirin ku di bataryayên lîtium-ion de gerdûnî ne. Katodek ku ji tevliheviya nîkel, manganese û kobaltê hatî çêkirin tê de ye Tîrêjiya wê ya bilind a enerjiyê, performansa bisiklêtê ya baş, û jiyanek dirêj ew kiriye bijareya yekem di wesayîtên elektrîkê, pergalên hilanîna torê, û serîlêdanên din ên bi performansa bilind de, ku ev yek jî bûye sedema mezinbûna populerbûna wesayîtên elektrîkê û pergalên enerjiya nûjen. Ji bo zêdekirina kapasîteyê, elektrolît û pêvekên nû têne bikar anîn da ku ew bikaribe barkirina 4.4V / hucre û bilindtir bike. Meylek berbi Li-ion-a NMC-yê tevlihev heye ji ber ku pergal biha-bandor e û performansa baş peyda dike. Nîkel, manganez û kobalt sê materyalên çalak in ku dikarin bi hêsanî werin berhev kirin da ku li gorî cûrbecûr pergalên hilanîna otomotîvê û enerjiyê (EES) ku hewcedariya bisiklêtê ya pir caran hewce dike, werin berhev kirin.

 Ji kîjan em dikarin bibînin ku malbata NMC cihêrengtir dibe

Lêbelê, bandorên wê yên aliyî yên dûrbûna termal, xetereyên agir û fikarên hawîrdorê dibe ku pêşveçûna wê ya pêşdetir asteng bike.

l Lithium Titanate

Lithium titanate, bi gelemperî wekî li-titanate tê zanîn, celebek pîlê ye ku hejmareke zêde ya karanîna wê heye. Ji ber nanoteknolojiya wê ya bilind, ew dikare bi lez û bez bar bike û dakêşe dema ku voltaja domdar diparêze, ku ew ji bo serîlêdanên hêza bilind ên wekî wesayîtên elektrîkî, pergalên hilanîna enerjiyê bazirganî û pîşesaziyê, û hilanîna asta torê xweş dike. Bi ewlehî û pêbaweriya xwe re, ev bataryayên dikarin ji bo sepanên leşkerî û asmanî, û hem jî ji bo hilanîna enerjiya ba û rojê û avakirina torên jîr werin bikar anîn. Wekî din, li gorî Battery Space, ev batar dikarin di paşvekêşên pergala hêzê-krîtîk de werin bikar anîn. Digel vê yekê, ji ber pêvajoya çêkirina tevlihev a ku ji bo hilberîna wan hewce ye, bataryayên lîtium titanate ji bataryayên lîtium-ion kevneşopî bihatir in.

5. Trendên Pêşveçûna Batteries Lithium Ion

Mezinbûna gerdûnî ya sazûmanên enerjiyê yên nûjen hilberîna enerjiyê ya navber zêde kiriye, û torek bêhevseng çêkiriye. Vê yekê bûye sedema daxwaziya bataryayê. di heman demê de balkişandina ser sifir emîsyonên karbonê û pêdivî ye ku ji sotemeniyên fosîl, ango komirê, ji bo hilberîna enerjiyê dûr bikevin, bêtir hukûmetan teşwîq dike ku sazgehên enerjiya rojê û bayê teşwîq bikin. Van sazûmanan xwe didin pergalên hilanîna bataryayê ku hêza zêde hilberandî hilînin. Ji ber vê yekê, teşwîqên hukûmetê ji bo teşwîqkirina sazkirinên bataryayên Li-ion di heman demê de pêşkeftina bataryayên lîtium-ionê dimeşîne. Mînakî, mezinahiya bazara gerdûnî ya Batteries Lithium-Ion NMC tê pêşbînîkirin ku ji 2022-an mîlyon dolaran di sala 2029-an de bigihîje mîlyon $; Tê payîn ku ew ji 2023-an heya CAGR-ê% mezin bibe 2029  Û zêdebûna hewcedariyên serîlêdanên ku bargiraniyên giran daxwaz dikin, tê pêşbînîkirin ku bataryayên lîtium-ion ên 3000-10000 di heyama pêşbîniyê de (2022-2030) bibin beşa ku zûtirîn mezin dibe.

6 Analîza veberhênanê ya Batteries Ion Lithium

Pîşesaziya bazara bataryayên lîtium ion tê pêşbînîkirin ku ji 51,16 mîlyar USD di sala 2022-an de bigihîje 118,15 mîlyar USD heya 2030-an, ku di heyama pêşbîniyê de (2022-2030) rêjeyek mezinbûna salane ya tevlihev ji% 4,72 nîşan dide, ku ev bi çend faktoran ve girêdayî ye.

l Analyza End-Bikarhêner

Sazkirinên sektora karûbar ji bo pergalên hilanîna enerjiya bataryayê (BESS) ajokarên sereke ne. Tê payîn ku ev beş ji 2.25 mîlyar dolar di sala 2021-an de bigihîje 5.99 mîlyar $ di 2030-an de li CAGR 11.5%.  Pîlên Li-ion ji ber bingeha mezinbûna wan kêm 34,4% CAGR bilindtir nîşan didin. Parçeyên hilanîna enerjiyê yên niştecîh û bazirganî deverên din in ku potansiyela bazarê ya mezin 5.51 mîlyar dolar di sala 2030-an de ne, ji 1.68 mîlyar $ di sala 2021-an de. Sektora pîşesaziyê meşa xwe ya ber bi sifir emîsyonên karbonê didomîne, digel ku pargîdan di du deh salên pêş de sozên net-sifir didin. Pargîdaniyên telekom û navendên daneyê bi giranî zêde li ser çavkaniyên hêza enerjiyê yên nûjenkirî di kêmkirina emîsyonên karbonê de di rêza pêşîn de ne. Hemû yên ku wê pêşketina bi lez ya  Pîlên îyonê yên lîtium wekî pargîdan rêyên peydakirina hilanînê û hevsengiya torê ya pêbawer peyda dikin.

l Analysis Type Product

Ji ber nirxa bilind a kobaltê, battera bê kobalt yek ji meylên pêşkeftina bataryayên lîtium-ion e. Li voltaja bilind LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) bi dendika enerjiyê ya teorîkî ya bilind yek ji wan materyalên katodê yên Co-free yên herî hêvdar e. Wekî din, encamên ceribandinê îsbat kir ku bisiklêtan û performansa C-rêjeya pîlê LNMO bi karanîna elektrolîta nîv-zelal çêtir dibe. Ev dikare were pêşniyar kirin ku COF-ya anionîk dikare Mn3+/Mn2+ û Ni2+ bi navbeynkariya Coulomb bi xurtî vehewîne, koçberiya wan a wêranker berbi anodê ve rawestîne. Ji ber vê yekê, ev kar dê ji bazirganiya materyalê katodê LNMO re sûdmend be.

l Analîza Herêmî

Asya-Pasîfîk dê heya sala 2030-an bibe bazara herî mezin a bataryayên lîtium-ion a rawestayî, ku ji hêla karûbar û pîşesaziyê ve tê rêve kirin. Ew ê di sala 2030-an de bi sûkek 7,07 mîlyar dolarî Amerîkaya Bakur û Ewrûpayê derbas bike, ku ji 1,24 mîlyar $ di sala 2021-an de li CAGR-ya 21,3% mezin dibe. Amerîkaya Bakur û Ewropa dê ji ber mebestên wan ên dekarbonîzekirina aboriyên xwe û tora xwe di du deh salên pêş de bibin bazarên herî mezin ên paşîn. LATAM dê rêjeya mezinbûna herî bilind li CAGR% 21.4 bibîne ji ber mezinahiya wê ya piçûktir û bingeha kêm.

7 Tiştên ku meriv ji bo Pîlên Lithium Ion-a-kalîteya Bilind Bihesibîne

Dema kirîna inverterek tavê ya optîkî, ne tenê biha û kalîte divê were hesibandin, divê faktorên din jî li ber çavan bigirin.

l Density Enerjiyê

Tîrêjiya enerjiyê mîqdara enerjiya ku di yekîneya qebareyê de tê hilanîn e. Tîrêjiya enerjiyê ya bilind bi giranî û mezinahiya kêmtir di navbera çerxên barkirinê de berfirehtir e.

l  Beranî

Ewlehî aliyek din a krîtîk a bataryayên lîtium-ionê ye ji ber teqîn û şewatên ku dibe ku di dema barkirin an dakêşandinê de çêbibin, ji ber vê yekê pêdivî ye ku meriv bataryayên bi mekanîzmayên ewlehiyê yên pêşkeftî hilbijêrin, wek senzorên germahiyê û madeyên astengdar.

l Type

Yek ji meylên herî paşîn ên di pîşesaziya bataryayên lîtium-ion de pêşkeftina bataryayên hişk e, ku cûrbecûr feydeyên wekî dravbûna enerjiyê ya bilind û çerxa jiyanê dirêjtir pêşkêşî dike. Mînakî, karanîna bataryayên hişk ên di otomobîlên elektrîkê de dê kapasîteya rêgezê û ewlehiya wan bi girîngî zêde bike.

l Rêjeya barkirinê

Rêjeya barkirinê girêdayî ye ku pîlê çiqas bi ewlehî bar dibe. Carinan berî ku ew werin bikar anîn batar demek dirêj digire.

l Temenê jiyanê

 Tu batarî ji bo tevahiya jiyanê naxebite lê tarîxek qedandinê heye. Berî ku hûn kirînê bikin, tarîxa qedandinê kontrol bikin. Pîlên lîtium ion ji ber kîmyaya wê xwedan jiyanek dirêjtir in lê her pîlê li gorî celeb, taybetmendî û awayê çêkirina wan ji hev cûda dibe. Pîlên kalîteya bilind dê dirêjtir bimînin ji ber ku ew di hundurê de ji materyalên xweşik têne çêkirin.