Pîlên Lithium Ion çi ne?

1. Pîlên Lithium Ion çi ne?

Pîl çavkaniyek hêza elektrîkê ye ku ji yek an çend kesan pêk tê hucreyên elektrokîmyayî yên bi girêdanên derveyî yên ji bo hêzkirina amûrên elektrîkê. Pîlê litium-ion an Li-ion celebek bataryaya dakêşbar e ku bi kar tîne kêmkirina paşverû ya îyonên lîtiumê ji bo hilanîna enerjiyê û bilindbûna wan navdar e dendika enerjiyê.

2. Structure of Lithium Ion Batteries

Bi gelemperî piraniya Batteries Li-ion bazirganî wekî pêkhateyên navberê bikar tînin materyalên çalak. Ew bi gelemperî ji çend tebeqeyên materyalên ku ne pêk tên ji bo hêsankirina pêvajoya elektrokîmyayî ku bi rêzek taybetî hatî saz kirin dihêle ku pîlê enerjiyê hilîne û azad bike - anode, katod, elektrolît, veqetandî û berhevkarê niha.

anode çi ye?

Wekî pêkhateyek pîlê, anode di kapasîteyê de rolek girîng dilîze, performansa, û domdariya pîlê. Dema ku barkirin, anode grafît e berpirsê qebûlkirin û hilanîna îyonên lîtiumê ye. Dema ku pîlê ye dakêşin, îyonên lîtiumê ji anodê ber bi katodê ve diçin ku an elektrîkê tê çêkirin. Bi gelemperî anode ya herî gelemperî ya ku ji hêla bazirganî ve tê bikar anîn grafît e, ku di rewşa xwe ya bi tevahî lîtîkî ya LiC6 de bi herî zêde re têkildar e kapasîteya 1339 C / g (372 mAh / g). Lê bi pêşveçûna teknolojiyên nû, nû materyalên wekî silicon ji bo baştirkirina tîrêjên enerjiyê hatine lêkolîn kirin ji bo bataryayên lîtium-ion.

Katod çi ye?

Katod kar dike ku di dema xwe de îyonên lîtiumê yên erênî-barkirî qebûl bike û berde çerxên niha. Ew bi gelemperî ji avahiyek birêkûpêk a oksîdek qatkirî pêk tê (wekî lîtium oksîdê kobalt), polyanionek (wekî fosfatê hesinê lîtium) an spinel (wek oksîdê manganese lîtium) ku li ser kolektorek barkirî (bi gelemperî ji aluminiumê hatî çêkirin).

Elektrolît çi ye?

Wekî xwêya lîtiumê ya di halverek organîk de, elektrolît wekî navgînek kar dike ji bo îyonên lîtiumê ku di dema barkirinê de di navbera anod û katodê de bigerin û derxistin.

Separator çi ye?

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

Berhevkarê niha çi ye?

Berhevkarê heyî ji bo berhevkirina heyama ku ji hêla ve hatî hilberandin hatî çêkirin Elektrodên pîlê digire û wê vediguhezîne çerxa derve, ku ew e girîng e ku meriv performansa çêtirîn û dirêjahiya pîlê peyda bike. Û bi gelemperî ew bi gelemperî ji pelek zirav a aluminium an sifir tê çêkirin.

3. Dîroka Pêşveçûna Batteriesên Lithium Ion

Lêkolîna li ser bataryayên Li-ion-ê yên ji nû ve dakêşandî di salên 1960-an de, yek ji wan e Mînakên herî pêşîn pîlê CuF2/Li ye ku di sala 1965-an de ji hêla NASA ve hatî pêşve xistin. Û krîza petrolê Di salên 1970-an de li cîhanê ket, lêkolîneran bala xwe dan alternatîf çavkaniyên enerjiyê, ji ber vê yekê pêşkeftina ku forma herî pêşîn a enerjiyê çêkir Pîlê nûjen Li-ion ji ber giraniya sivik û enerjiya zêde hate çêkirin tîrbûna bataryayên lîtium ion. Di heman demê de, Stanley Whittingham ya Exxon keşif kir ku îyonên lîtiumê dikarin di nav materyalên wekî TiS2 de werin danîn bataryayek şarjê biafirîne 

Ji ber vê yekê wî hewl da ku vê pîlê bazirganî bike lê ji ber lêçûna zêde û hebûna lîtîyûma metalîk a di şaneyan de têk çû. Di sala 1980 de materyalek nû hate dîtin ku voltaja bilindtir pêşkêş dike û pir zêde bû di hewayê de stabîl, ku paşê dê di yekem bateriya bazirganî ya Li-ion de were bikar anîn, her çend ew bi serê xwe pirsgirêka domdar çareser nekir şewatbûn.Di heman salê de, Rachid Yazami grafît lîtium îcad kir elektrod (anod). Û dûv re di sala 1991-an de, yekem litium-ion-a guhezbar a cîhanê bataryayên dest pê kir ketin bazarê 

Di 2000-an de, daxwaza lîtium-ion Pîl zêde bûn her ku amûrên elektronîkî yên portable populer bûn, ku ajotinê dike bataryayên lîtium ion ewletir û domdartir bin. Wesayîtên elektrîkê bûn di sala 2010-an de hate destnîşan kirin, ku ji bo bataryayên lîtium-ion bazarek nû çêkir. Ew pêşveçûna pêvajoyên hilberîn û materyalên nû, wekî anodes silicon û elektrolîtên hişk-dewletê, berdewam kirin ku performans û ewlehiya xwe baştir bikin bataryayên lithium-ion. Naha, bataryayên lîtium-ion di nav de girîng bûne jiyana me ya rojane, ji ber vê yekê lêkolîn û pêşveçûna materyalên nû û teknolojiyên berdewam in ji bo baştirkirina performans, karîgerî, û ewlekariya van bataryayên.

4.Cûreyên Pîlên Lithium Ion

Pîlên lîtium-ion bi cûrbecûr şekl û mezinahî têne, û ne hemî ew wekhev têne kirin. Bi gelemperî pênc celeb bataryayên lîtium-ion hene.

l Oksîdê Kobalt Lithium

Pîlên oksîdê kobalt lîtium ji karbonat û lîtiumê têne çêkirin kobalt û wekî bataryayên kobalt ên lîtium an lîtium-îyonên kobalt jî têne zanîn. Ew katodek oksîdê kobalt û anodek karbonê ya grafît, û îyonên lîtiumê hene. Di dema dakêşanê de ji anodê ber bi katodê ve diçin, digel ku herikîn berevajî dibe dema ku pîlê tê barkirin. Ji bo serîlêdana wê, ew di portable de têne bikar anîn amûrên elektronîk, wesayîtên elektrîkê, û pergalên hilanîna enerjiya nûjenkirî ji ber enerjiya taybetî ya wan a bilind, rêjeya xwe-vekêşana kêm, xebitandina wan a bilind voltaj û germahiya fireh.Lê bala xwe bidin fikarên ewlehiyê bi potansiyela revîna termal û bêîstîqrarê ya li bilind ve girêdayî ye germahiyên.

l Lithium Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) materyalek katodê ye ku bi gelemperî tê bikar anîn. di bataryayên lîtium-ion de. Teknolojiya vî rengî ya pîlê di destpêkê de bû di sala 1980-an de, bi weşana yekem di Lêkolîna Materyal de hate vedîtin Bultena sala 1983. Yek ji avantajên LiMn2O4 ev e ku germahiya wê ya baş heye îstîqrar, tê vê wateyê ku ew kêmtir dibe ku ezmûna revîna termal, ya ku di heman demê de ji celebên din ên bataryayên lîtium-ion ewletir in. Wekî din, manganese ye pir û berbelav peyda dibe, ku ew li gorî hev vebijarkek domdartir dike ji bo katodê materyalên ku çavkaniyên sînorkirî yên wekî kobalt hene. Di encamê da, ew bi gelemperî di navgîn û amûrên bijîjkî, amûrên hêzê, elektrîkê de têne dîtin motorsîklet, û sepanên din. Tevî avantajên wê, LiMn2O4 xizantir e aramiya bisiklêtê li gorî LiCoO2, ku tê vê wateyê ku dibe ku ew bêtir hewce bike guheztina pir caran, ji ber vê yekê dibe ku ji bo hilanîna enerjiyê ya demdirêj ne minasib be sîstemên.

l Lithium Iron Fosphate (LFP)

Fosfat di bataryayên fosfatê yên hesinê lîtiumê de, pir caran, wekî katod tê bikar anîn wekî bataryayên li-fosfat tê zanîn. Berxwedana wan a kêm germahiya wan baştir kiriye aramî û ewlehiyê. Di heman demê de ew ji bo domdarî û çerxa jiyanek dirêj jî navdar in, ku wan ji cûreyên din ên lithium-ion vebijarka herî biha-bandor dike bataryayên. Ji ber vê yekê, ev bataryayên pir caran di bisîkletên elektrîkê de têne bikar anîn û serîlêdanên din ên ku çerxa jiyanek dirêj û astên bilind ên ewlehiyê hewce dikin. Lê kêmasiyên wê pêşveçûna bi lez zehmet dike. Ya yekem, li gorî cureyên din ên bataryayên lithium-ion, ew mesrefa zêdetir ji ber ku ew bi kar kêm û madeyên xav biha. Wekî din, bataryayên fosfat hesinê lîtium xwedî a voltaja xebitandinê ya kêmtir, ku tê vê wateyê ku dibe ku ew ji bo hin kesan ne guncaw bin sepanên ku hewceyê voltaja bilindtir in. Dema barkirina wê ya dirêjtir dike a dezavantaj di serîlêdanên ku hewcedariya dakêşandina bilez hewce dike.

l Lithium Nickel Manganese Cobalt Oxide (NMC)

Pîlên Lithium Nickel manganese Cobalt Oxide, ku bi gelemperî wekî NMC têne zanîn pîlê, ji cûrbecûr materyalên ku tê de gerdûnî ne têne çêkirin bataryayên lithium-ion. Katodek ku ji tevliheviya nîkel, manganez û kobalt tê de ye. Tîrêjiya enerjiya wê ya bilind, performansa bisiklêtê ya baş, û a temenê dirêj ew kiriye hilbijartina yekem di wesayîtên elektrîkê de, hilanîna torê pergalên, û serîlêdanên din ên performansa bilind, ku bêtir beşdar bûye ji bo mezinbûna populerbûna wesayîtên elektrîkê û pergalên enerjiya nûjenkirî. Ber kapasîteya zêde bike, elektrolîtên nû û pêvekên nû têne bikar anîn da ku wê bikar bînin barkirina 4.4V / hucreyê û bilindtir 

Ji ber vê yekê meylek berbi Li-ion-a NMC-yê tevlihev heye pergal biha-bandor e û performansa baş peyda dike. Nîkel, manganez, û kobalt sê malzemeyên çalak in ku dikarin bi hêsanî werin berhev kirin da ku li hev bikin rêze sepanên pergalên hilanîna otomotîvê û enerjiyê (EES) ku hewce dike duçerxeya gelek caran. Ji kîjan em dikarin bibînin ku malbata NMC her ku diçe zêdetir dibe cihêreng Lê belê, bandorên wê yên aliyî yên reva termal, xetereyên agir û jîngehê fikar dibe ku pêşveçûna wê ya bêtir asteng bike.

l Lithium Titanate

Lithium titanate, bi gelemperî wekî li-titanate tê zanîn, celebek pîlê ye ku xwedan a zêdebûna hejmara karanîna. Ji ber nanoteknolojiya xwe ya bilind, ew dikare bi lez dakêşin û dakêşin dema ku voltaja domdar diparêze, ku ew dike ji bo serîlêdanên hêza bilind ên wekî wesayîtên elektrîkê, bazirganî baş e û pergalên hilanîna enerjiya pîşesaziyê, û hilanîna asta torê 

Bi wê re ewlekarî û pêbawerî, ev bataryayên dikarin ji bo leşkerî û hewayî bên bikaranîn sepanan, û hem jî hilanîna enerjiya ba û rojê û avakirina jîr grids. Wekî din, li gorî Battery Space, ev batar dikarin bibin di pergalên hêzê yên paşverû yên krîtîk de têne xebitandin. Lêbelê, lîtium titanate ji ber bataryayên lîtium-ion kevneşopî bihatir in ji bo pêvajoya çêkirina tevlihev a ku ji bo hilberîna wan hewce ye.

5. Trendên Pêşveçûna Batteries Lithium Ion

Pêşveçûna gerdûnî ya sazgehên enerjiyê yên nûjen zêde bûye hilberîna enerjiyê ya navber, afirandina torek bêhevseng. Ev yek bûye sedema a daxwaza batariyan.dema ku balê dikişîne ser sifir emelên karbonê û pêdivî bi tevgerê dûrî sotemeniyên fosîl, ango komirê, ji bo hilberandina hêzê bêtir bilez dike Hikûmet ji bo teşwîqkirina sazkirinên enerjiya rojê û bayê. Eva sazûmanan xwe didin pergalên hilanîna pîlê ku hêza zêde hildiberînin çêkirin 

Ji ber vê yekê, hikûmetê teşwîq dike ku batarya Li-ion teşwîq bike sazûmanan di heman demê de pêşkeftina bataryayên lîtium ion jî dimeşîne. Bo nimûne, mezinahiya bazara gerdûnî ya Pîlên Lîtium-Ion NMC tê pêşbînîkirin ku ji US$ mezin bibe mîlyon di 2022-an de heya 2029-an mîlyon dolaran; tê pêşbînîkirin ku ew bi CAGR% mezin bibe ji 2023 heta 2029. Û zêdebûna hewcedariyên serîlêdanan giran in load tê pêşbînîkirin ku bataryayên lîtium ion 3000-10000 zûtirîn çêbike beşa mezinbûna di serdema pêşandanê de (2022-2030).

6. Analîza veberhênanê ya Batteries Ion Lithium

Pîşesaziya bazara bataryayên lîtium ion tê pêşbînîkirin ku ji 51,16 USD mezin bibe mîlyar di 2022-an de heya 2030-an 118,15 mîlyar USD, salek tevlihev nîşan dide rêjeya mezinbûna 4,72% di dema pêşbîniyê de (2022-2030), ku girêdayî ye çend faktor.

l Analyza End-Bikarhêner

Sazkirinên sektora karûbar ji bo hilanîna enerjiya bataryayê ajokarên sereke ne sîstemên (BESS). Tê payîn ku ev beş di sala 2021-an de ji 2,25 mîlyar dolarî mezin bibe 5.99 mîlyar dolar di sala 2030-an de li CAGR ya 11.5%. Pîlên Li-ion 34,4% bilindtir nîşan dide CAGR ji ber bingeha mezinbûna wan a kêm. Depoya enerjiyê ya niştecîh û bazirganî beş deverên din in ku di sala 2030-an de potansiyela bazarê ya mezin 5.51 mîlyar dolar e, ji 1,68 mîlyar dolar di sala 2021 de. Sektora pîşesazî meşa xwe ya ber bi pêş ve didomîne emîsyonên karbonê sifir, digel ku pargîdan di her duyên pêş de sozên net-sifir didin dehsalan. Pargîdaniyên telekom û navendên daneyê di kêmkirina pêşîn de ne emîsyonên karbonê bi giranî zêde li ser çavkaniyên hêza enerjiyê yên nûjenkirî. Gişt ya ku dê pêşkeftina bilez a bataryayên lîtium ion wekî Pargîdan rêyên peyda dikin ku pêbawer û hevsengiya torê piştrast bikin.

l Analysis Type Product

Ji ber buhabûna kobaltê, batarya bê kobalt yek ji wan e meylên pêşkeftina bataryayên lîtium-ion. voltaja bilind LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) bi dendika enerjiyê ya teorîkî ya bilind yek ji Co-free ya herî sozdar e materyalên katodê di pêş de. Wekî din, encamên ceribandinê ev yek îspat kir performansa bisiklêtan û rêjeya C ya pîlê LNMO bi karanîna pê ve tê çêtir kirin elektrolît nîv hişk. Ev dikare were pêşniyar kirin ku COF anyonîk jêhatî ye Mn3+/Mn2+ û Ni2+ bi pêwendiya Coulomb bi xurtî vedihewîne, koçberiya wan a wêranker ber bi anode ve rawestîne. Ji ber vê yekê, ev kar dê bibe ji bazirganiya materyalê katodê LNMO re sûdmend be.

l Analîza Herêmî

Asya-Pasîfîk dê bibe bazara herî mezin a bataryayên lîtium-ion a rawestayî 2030, ji hêla karûbar û pîşesaziyê ve tê rêve kirin. Ew ê Amerîkaya Bakur derbas bike û Ewropa bi bazara 7,07 mîlyar dolarî di sala 2030 de, ji 1,24 mîlyar dolarî mezin dibe. 2021 li CAGR ya 21.3%. Amerîkaya Bakur û Ewropa dê bibe ya herî mezin bazaran ji ber mebestên wan dekarbonîzekirina aboriyên xwe û tora xwe li ser yên din du dehsalan. LATAM dê rêjeya mezinbûnê ya herî bilind li CAGR% 21.4 bibîne ji ber ku ji mezinahiya wê ya piçûktir û bingeha wê ya kêm.

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

Dema kirîna inverterek rojê ya optîkî, ne tenê biha û kalîte divê hebe li ber çavan bê girtin, divê faktorên din jî li ber çavan bên girtin.

l Density Enerjiyê

Tîrêjiya enerjiyê mîqdara enerjiya ku di yekîneya qebareyê de tê hilanîn e. Bilindtir tîrêjiya enerjiyê bi giranî û mezinahiya kêmtir di navbera barkirinê de berfirehtir e cycles.

l Ewlehî

Ewlehî aliyekî din ê krîtîk a bataryayên lîtium-ionê ji dema teqînan ve ye û şewatên ku dibe ku di dema barkirin an avêtinê de çêbibin, ji ber vê yekê hewce ye ku bataryayên bi mekanîzmayên ewlehiyê yên pêşkeftî, wek senzorên germahiyê, hilbijêrin û madeyên astengker.

l Type

Yek ji meylên herî dawî yên di pîşesaziya bataryayê ya lîtium-ion de ye pêşveçûna bataryayên hişk-dewlet, ku cûrbecûr feydeyên wekî dendika enerjiyê bilindtir û çerxa jiyanê ya dirêjtir. Ji bo nimûne, bikaranîna bataryayên rewşa zexm di otomobîlên elektrîkê de dê bi girîngî rêgeza wan zêde bike kapasîteya û ewlehiyê.

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. Dema derbasbûnê kontrol bikin date berî çêkirina kirînê. Pîlên îyonê yên lîtium dirêjtir in jiyan ji ber kîmya xwe lê her bataryek li gorî hev ji hev cûda dibe cure, taybetmendî û awayê çêkirina wan. Pîlên kalîteya bilind dê ji ber ku ew di hundurê de ji materyalên xweşik têne çêkirin, dirêjtir dimînin.