Wat ass Lithium-Ion Batterien

1 Wat ass Lithium-Ion Batterien?

Eng Batterie ass eng Quell vun elektrescher Kraaft, besteet aus enger oder méi elektrochemeschen Zellen mat externe Verbindunge fir elektresch Geräter Eng Lithium-Ion oder Li-Ion Batterie ass eng Zort nofëllbar Batterie déi d'reversibel Reduktioun vu Lithiumionen benotzt fir Energie ze späicheren an ass berühmt fir hir héich Energiedicht.

2 D'Struktur vun Lithium-Ion Batterien

Allgemeng benotzen déi meescht kommerziell Li-Ion Batterien Interkalatiounsverbindungen als aktive Materialien. Si besteet normalerweis aus verschiddene Schichten vu Materialien, déi an enger spezifescher Uerdnung arrangéiert sinn fir den elektrochemesche Prozess ze erliichteren, deen d'Batterie erlaabt Energie ze späicheren an ze befreien - Anode, Kathode, Elektrolyt, Separator a Stroumkollektor.

Wat ass Anode?

Als Bestanddeel vun der Batterie spillt d'Anode eng wichteg Roll an der Kapazitéit, der Leeschtung an der Haltbarkeet vun der Batterie. Beim Oplueden ass d'Grafitanode verantwortlech fir d'Lithiumionen z'akzeptéieren an ze späicheren. Wann d'Batterie entlaascht ass, bewegen d'Lithiumionen vun der Anode op d'Kathode sou datt en elektresche Stroum entsteet. Allgemeng ass déi allgemeng kommerziell benotzt Anode Grafit, déi a sengem voll lithiéierten Zoustand vu LiC6 op eng maximal Kapazitéit vun 1339 C/g (372 mAh/g) korreléiert. Awer mat der Entwécklung vun Technologien sinn nei Materialien wéi Silizium ënnersicht ginn fir d'Energiedichte fir Lithium-Ion Batterien ze verbesseren.

Wat ass d'Kathode?

D'Kathode funktionnéiert fir positiv gelueden Lithiumionen während aktuellen Zyklen ze akzeptéieren an ze befreien. Et besteet normalerweis aus enger Schichtstruktur vun engem Schichtenoxid (wéi Lithium Kobaltoxid), engem Polyanion (wéi Lithium Eisenphosphat) oder e Spinel (wéi Lithium Manganoxid) op engem Ladekollektor beschichtet (normalerweis aus Aluminium) 

Wat ass Elektrolyt?

Als Lithiumsalz an engem organesche Léisungsmëttel déngt den Elektrolyt als Medium fir Lithiumionen fir tëscht der Anode an der Kathode während dem Laden an der Entladung ze bewegen.

Wat ass Separator?

Als dënn Membran oder Schicht vun net-leitend Material, schafft Separator fir ze verhënneren datt d'Anode (negativ Elektrode) an d'Kathode (positiv Elektrode) verkierzen, well dës Schicht fir Lithiumionen permeabel ass awer net fir Elektronen. Et kann och de stännege Flux vun Ionen tëscht den Elektroden während der Opluedstatioun an Entladung garantéieren. Dofir kann d'Batterie eng stabil Spannung behalen an de Risiko vun Iwwerhëtzung, Verbrennung oder Explosioun reduzéieren.

Wat ass den aktuelle Sammler?

De Stroumkollektor ass entwéckelt fir de Stroum, deen vun den Elektroden vun der Batterie produzéiert gëtt, ze sammelen an an den externen Circuit ze transportéieren, wat wichteg ass fir eng optimal Leeschtung an d'Liewensdauer vun der Batterie ze garantéieren. An normalerweis ass et typesch aus engem dënnen Blat Aluminium oder Kupfer gemaach.

3 D'Entwécklung Geschicht vu Lithium Ion Batterien

Fuerschung iwwer nofëllbar Li-Ion Batterien datéiert an den 1960er Joren, ee vun den éischten Beispiller ass eng CuF2/Li Batterie entwéckelt vun der NASA an 1965 An d'Uelegkris huet d'Welt an de 1970er Joren getraff, d'Fuerscher hunn hir Opmierksamkeet op alternativ Energiequellen gedréint, sou datt den Duerchbroch, deen déi fréierst Form vun der moderner Li-Ion Batterie produzéiert huet, gouf gemaach wéinst dem Liichtgewiicht an der héijer Energiedicht vu Lithium-Ionbatterien. Zur selwechter Zäit huet de Stanley Whittingham vun Exxon entdeckt datt Lithiumionen a Materialien wéi TiS2 agesat kënne ginn fir eng nofëllbar Batterie ze kreéieren 

Also huet hien probéiert dës Batterie ze kommerzialiséieren awer gescheitert wéinst den héije Käschte an d'Präsenz vu metallesche Lithium an den Zellen. Am Joer 1980 gouf nei Material fonnt fir eng méi héich Spannung ze bidden a war vill méi stabil an der Loft, déi spéider an der éischter kommerziell Li-Ion Batterie benotzt gouf, obwuel et net eleng d'persistent Problem vun der Brennbarkeet geléist huet. Am selwechte Joer huet de Rachid Yazami d'Lithium-Grafitelektrode (Anode) erfonnt. An dunn am Joer 1991 hunn déi éischt nofëllbar Lithium-Ion Batterien op der Welt ugefaang um Maart ze kommen. An den 2000er Joren ass d'Nofro fir Lithium-Ion-Batterien eropgaang wéi portable elektronesch Geräter populär ginn, wat Lithium-Ion-Batterien dréit fir méi sécher a méi haltbar ze sinn. Elektresch Gefierer goufen an den 2010er agefouert, wat en neie Maart fir Lithium-Ion Batterien erstallt huet 

D'Entwécklung vun neie Fabrikatiounsprozesser a Materialien, wéi Siliziumanoden a Solid-State Elektrolyte, huet d'Performance an d'Sécherheet vu Lithium-Ion Batterien weider verbessert. Hautdesdaags sinn Lithium-Ion-Batterien wesentlech an eisem Alldag ginn, sou datt d'Fuerschung an d'Entwécklung vun neie Materialien an Technologien lafend fir d'Performance, d'Effizienz an d'Sécherheet vun dëse Batterien ze verbesseren.

4.The Zorte vu Lithium Ion Batterien

Lithium-Ion Batterien kommen a verschiddene Formen a Gréissten, an net all si gläich gemaach. Normalerweis ginn et fënnef Aarte vu Lithium-Ion Batterien.

l Lithium Kobaltoxid

Lithium Kobaltoxid Batterien ginn aus Lithiumkarbonat a Kobalt hiergestallt a sinn och bekannt als Lithium Kobalt oder Lithium-Ion Kobalt Batterien Si hunn eng Kobaltoxid-Kathode an eng Grafit-Kuelestoffanode, a Lithium-Ionen migréieren vun der Anode an d'Kathode wärend der Entladung, mam Floss ëmgedréint wann d'Batterie gelueden ass. Wat d'Applikatioun ugeet, gi se a portablen elektroneschen Apparater, elektresche Gefierer, an erneierbaren Energiespeichersystemer benotzt wéinst hirer héijer spezifescher Energie, gerénger Selbstentladungsquote, héije Betribsspannung a breet Temperaturbereich. Awer oppassen op d'Sécherheetsbedéngungen am Zesummenhang op d'Potenzial fir thermesch Flucht an Instabilitéit bei héijen Temperaturen.

l Lithium Mangan Oxid

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) ass e Kathodematerial dat allgemeng a Lithium-Ionbatterien benotzt gëtt. D'Technologie fir dës Zort Batterie gouf am Ufank an den 1980er Joren entdeckt, mat der éischter Publikatioun am Materials Research Bulletin am Joer 1983. Ee vun de Virdeeler vum LiMn2O4 ass datt et eng gutt thermesch Stabilitéit huet, dat heescht datt et manner wahrscheinlech thermesch Laf ze erliewen, déi och méi sécher sinn wéi aner Lithium-Ion Batterien. Zousätzlech ass Mangan reichend a wäit verfügbar, wat et eng méi nohalteg Optioun mécht am Verglach mat Kathodematerialien déi limitéiert Ressourcen wéi Kobalt enthalen. Als Resultat gi se dacks a medizinescht Ausrüstung an Apparater, Kraaftinstrumenter, elektresche Motorrieder an aner Uwendungen fonnt. Trotz senge Virdeeler ass LiMn2O4 méi schlecht Vëlosstabilitéit am Verglach zum LiCoO2, dat heescht datt et méi heefeg Ersatz erfuerdert, sou datt et net esou gëeegent ass fir laangfristeg Energielagerungssystemer.

l Lithium Eisenphosphat (LFP)

Phosphat gëtt als Kathode a Lithium Eisenphosphatbatterien benotzt, dacks bekannt als Li-Phosphatbatterien. Hir niddereg Resistenz hunn hir thermesch Stabilitéit a Sécherheet verbessert Si sinn och berühmt fir Haltbarkeet an e laange Liewenszyklus, wat se déi kosteneffektivst Optioun fir aner Zorte vu Lithium-Ion Batterien maachen. Dofir ginn dës Batterien dacks an elektresche Vëloen an aner Uwendungen benotzt, déi e laange Liewenszyklus an héije Sécherheetsniveauen erfuerderen Awer seng Nodeeler maachen et schwéier séier z'entwéckelen. Éischtens, am Verglach mat aner Zorte vu Lithium-Ion Batterien, kaschten se méi, well se seelen an deier Matière première benotzen. Zousätzlech hunn Lithium-Eisenphosphatbatterien eng méi niddereg Betriebsspannung, dat heescht datt se net gëeegent sinn fir e puer Uwendungen déi eng méi héich Spannung erfuerderen. Seng méi laang Opluedzäit mécht et en Nodeel an Uwendungen déi eng séier Opluedstatioun erfuerderen.

l Lithium Nickel Mangan Kobaltoxid (NMC)

Lithium Nickel Mangan Kobalt Oxid Batterien, dacks bekannt als NMC Batterien, ginn aus verschiddene Materialien gebaut, déi universell an Lithium-Ion Batterien sinn. Eng Kathode konstruéiert aus enger Mëschung aus Néckel, Mangan a Kobalt ass abegraff Seng héich Energie Dicht, gutt Vëlo Leeschtung, an eng laang Liewensdauer huet et déi éischt Wiel an elektresch Gefierer, Netz Stockage Systemer, an aner héich-Performance Uwendungen gemaach, déi weider zu der wuessen Popularitéit vun elektresch Gefierer an erneierbar Energie Systemer bäigedroen huet. Fir d'Kapazitéit z'erhéijen, ginn nei Elektrolyte an Additive benotzt fir et op 4.4V / Zell a méi héich ze laden. Et gëtt en Trend zu NMC-vermëscht Li-Ion well de System kascht-effikass ass a bitt gutt Leeschtung. Nickel, Mangan a Kobalt sinn dräi aktiv Materialien déi einfach kombinéiert kënne ginn fir eng breet Palette vun Automobil- an Energielagerungssystemer (EES) Uwendungen ze passen déi dacks Vëlofueren erfuerderen.

 Vun deem kënne mir gesinn datt d'NMC Famill méi divers gëtt

Wéi och ëmmer, seng Nebenwirkungen vun der thermescher Flucht, Feiergeforen an Ëmweltproblemer kënnen hir Weiderentwécklung behënneren.

l Lithium Titanat

Lithium Titanat, dacks bekannt als Li-Titanat, ass eng Zort Batterie déi eng wuessend Zuel vu Gebrauch huet. Wéinst senger superieure Nanotechnologie ass et fäeg séier ze laden an ze entlaaschten wärend eng stabil Spannung behalen, wat et gutt gëeegent mécht fir High-Power Uwendungen wéi elektresch Gefierer, kommerziell an industriell Energiespeichersystemer, a Gitterniveau Lagerung Zesumme mat senger Sécherheet an Zouverlässegkeet kënnen dës Batterien fir Militär- a Raumfaartapplikatiounen benotzt ginn, souwéi d'Späichere vu Wand- a Solarenergie a bauen intelligent Gitter. Ausserdeem, laut Battery Space, kënnen dës Batterien a Kraaftsystemsystemkritesch Backupe benotzt ginn Trotzdem tendéieren Lithium-Titanat-Batterien méi deier ze sinn wéi traditionell Lithium-Ion-Batterien wéinst dem komplexe Fabrikatiounsprozess, deen néideg ass fir se ze produzéieren.

5.The Entwécklung Trends vun Lithium Ion Batterien

De globale Wuesstum vun erneierbaren Energieinstallatiounen huet intermittéiert Energieproduktioun erhéicht, en onbalancéierten Netz erstallt. Dëst huet zu enger Nofro fir Akkuen gefouert.während de Fokus op Null Kuelestoff Emissiounen a Bedierfnes vu fossille Brennstoffer, nämlech Kuel, fir d'Energieproduktioun méi Regierunge fir Solar- a Wandenergieinstallatiounen ze stimuléieren. Dës Installatiounen léinen sech fir Batteriespäichersystemer déi iwwerschësseg Energie generéiert späicheren. Dofir fuerderen d'Regierung Ureizer fir Li-Ion Batterieinstallatiounen ze stimuléieren och d'Entwécklung vu Lithium-Ionbatterien Zum Beispill gëtt déi global NMC Lithium-Ion Batterien Maartgréisst virgesinn fir vun US $ Milliounen am Joer 2022 op US $ Milliounen am Joer 2029 ze wuessen; et gëtt erwaart bei engem CAGR vu% vun 2023 bis 2029  An déi ëmmer méi Bedierfnesser vun Uwendungen, déi schwéier Laaschte fuerderen, gëtt virgesinn fir Lithium-Ionbatterien vun 3000-10000 dat séierst wuessend Segment während der Prognoseperiod (2022-2030) ze maachen.

6 D'Investitiounsanalyse vu Lithium Ion Batterien

D'Lithium-Ion Batterien Maartindustrie gëtt virgesinn fir vun 51.16 Milliarden USD am Joer 2022 op 118.15 Milliarden USD bis 2030 ze wuessen, e verbannen jäerleche Wuesstumsquote vu 4.72% während der Prognoseperiod (2022-2030) ze weisen, wat vu verschiddene Faktoren ofhänkt.

l Enn Benotzer Analyse

Utility Secteur Installatiounen si Schlëssel Chauffeuren fir Batterie Energie Stockage Systemer (BESS). Dëse Segment gëtt erwaart vun $ 2.25 Milliarden am Joer 2021 op $ 5.99 Milliarde am Joer 2030 bei engem CAGR vun 11.5% ze wuessen.  Li-Ion Batterien weisen e méi héije 34.4% CAGR wéinst hirer niddereger Wuesstumsbasis. Residential a kommerziell Energielagerungssegmenter sinn aner Beräicher mat grousse Maartpotenzial vun $ 5.51 Milliarde am Joer 2030, vun $ 1.68 Milliarde am Joer 2021. Den Industriesecteur setzt säi Marsch op Null Kuelestoff Emissiounen weider, mat Firmen déi Net-Null Verspriechen an den nächsten zwee Joerzéngte maachen. Telekom- an Datenzenterfirmen sinn un der Spëtzt vun der Reduzéierung vun Kuelestoffemissiounen mat engem verstäerkte Fokus op erneierbar Energiekraaftquellen All vun deem wäert d'rapid Entwécklung vun förderen  Lithium-Ion-Batterien wéi Firmen Weeër fannen fir zouverlässeg Backup- a Gitterbalancéierung ze garantéieren.

l Produit Typ Analyse

Wéinst dem héije Präis vu Kobalt ass Kobalt-gratis Batterie ee vun den Entwécklungstrends vu Lithium-Ion Batterien. Héich Volt LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) mat héich theoretesch Energie Dicht ass ee vun de stäerkste villverspriechend Co-gratis cathode Material an der weider. Weider hunn d'experimentell Resultater bewisen datt d'Cycling an d'C-Rate Leeschtung vun der LNMO Batterie verbessert gëtt andeems de semi-festem Elektrolyt benotzt gëtt. Dëst kann proposéiert ginn datt den anionesche COF fäeg ass den Mn3+/Mn2+ an Ni2+ duerch Coulomb Interaktioun staark ze absorbéieren, an hir zerstéierend Migratioun op d'Anode behalen. Dofir wäert dës Aarbecht fir d'Kommerzialiséierung vum LNMO-Kathodematerial profitéieren.

l Regional Analyse

Asien-Pazifik wäert de gréisste stationäre Lithium-Ion Batteriemaart bis 2030 sinn, gedriwwe vun Utilities an Industrien. Et wäert Nordamerika an Europa iwwerhuelen mat engem Maart vun $ 7.07 Milliarde am Joer 2030, wuesse vun $ 1.24 Milliarde am Joer 2021 bei engem CAGR vun 21.3%. Nordamerika an Europa wäerten déi nächst gréisste Mäert sinn wéinst hiren Ziler fir hir Wirtschaft a Gitter an den nächsten zwee Joerzéngte ze dekarboniséieren. LATAM wäert den héchste Wuesstumsquote bei engem CAGR vun 21.4% gesinn wéinst senger méi klenger Gréisst an der niddereger Basis.

7 Saachen ze berücksichtegen fir eng héichqualitativ Lithium-Ion Batterien

Wann Dir en opteschen Solarinverter kaaft, muss net nëmmen de Präis a Qualitéit berücksichtegt ginn, och aner Faktoren sollten am Kapp behalen ginn.

l Energie Dicht

D'Energiedicht ass d'Quantitéit un Energie pro Eenheet Volumen gespäichert. Méi héich Energiedicht mat manner Gewiicht a Gréisst ass méi extensiv tëscht Opluedzyklen.

l  Deféitéit

Sécherheet ass en anere kriteschen Aspekt vu Lithium-Ion-Batterien zënter Explosiounen a Bränn, déi beim Laden oder Entladung kënne geschéien, also ass et néideg Batterien mat verbesserte Sécherheetsmechanismen ze wielen, sou wéi Temperatursensoren an inhibitoresch Substanzen.

l Typ

Ee vun de leschten Trends an der Lithium-Ion Batterie Industrie ass d'Entwécklung vu Solid-State Batterien, déi eng Rei vu Virdeeler ubitt wéi méi héich Energiedicht an e méi laang Liewenszyklus. Zum Beispill, d'Benotzung vu Solid-State Batterien an Elektroautoen wäert hir Gammefäegkeet a Sécherheet wesentlech erhéijen.

l Taux vun Opluedstatiounen

Den Taux vun der Opluedstatioun hänkt wéi séier d'Batterie sécher gelueden gëtt. Heiansdo brauch d'Batterie eng laang Zäit ze laden ier se benotzt kënne ginn.

l Liewensdauer

 Keng Batterie leeft fir dat ganzt Liewen awer huet en Verfallsdatum. Kontrolléiert den Verfallsdatum ier Dir de Kaf maacht. Lithium-Ion Batterien hunn en inherent méi laang Liewensdauer wéinst senger Chemie, awer all Batterie ënnerscheet sech vuneneen ofhängeg vun der Aart, Spezifikatioune a wéi se gemaach ginn. Héich Qualitéitsbatterien wäerte méi laang daueren well se aus feine Materialien dobannen sinn.