Wat ass Lithium-Ion Batterien?

1. Wat ass Lithium-Ion Batterien?

Eng Batterie ass eng Quell vun elektrescher Kraaft, déi aus engem oder méi besteet elektrochemesch Zellen mat externen Verbindungen fir elektresch Geräter z'ënnerstëtzen. Eng Lithium-Ion oder Li-Ion Batterie ass eng Zort nofëllbar Batterie déi den reversibel Reduktioun vu Lithiumionen fir Energie ze späicheren an ass berühmt fir hir héich Energie Dicht.

2. D'Struktur vun Lithium-Ion Batterien

Allgemeng benotzen déi meescht kommerziell Li-Ion Batterien Interkalatiounsverbindungen als aktiv Material. Si besteet normalerweis aus verschiddene Schichten vu Materialien déi sinn arrangéiert an engem spezifeschen Uerdnung der electrochemical Prozess ze erliichteren datt erlaabt d'Batterie 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, Leeschtung, an Haltbarkeet vun der Batterie. Beim Laden ass d'Grafitanode verantwortlech fir d'Akzeptanz an d'Späichere vu Lithiumionen. Wann d'Batterie ass entlaascht, plënneren d'Lithiumionen vun der Anode op d'Kathode sou datt an elektresche Stroum entsteet. Allgemeng déi meescht kommerziell benotzt Anode ass graphite, déi a sengem voll lithiated Staat vun LiC6 zu engem Maximum korreléiert Kapazitéit vun 1339 C/g (372 mAh/g). Mä mat der Entwécklung vun Technologien, nei Materialien wéi Silizium goufen ënnersicht fir d'Energiedichten ze verbesseren fir Lithium-Ion Batterien.

Wat ass d'Kathode?

D'Kathode funktionnéiert fir positiv gelueden Lithiumionen ze akzeptéieren an ze befreien während aktuell Zyklen. Et besteet normalerweis aus enger Schichtstruktur vun engem Schichtoxid (wéi Lithium Kobaltoxid), e Polyanion (wéi Lithium Eisenphosphat) oder e Spinel (wéi Lithium-Mangan-Oxid) op engem Chargekollektor beschichtet (normalerweis aus Aluminium).

Wat ass Elektrolyt?

Als Lithiumsalz an engem organesche Léisungsmëttel déngt den Elektrolyt als Medium fir Lithium-Ionen tëscht der Anode an der Kathode während der Opluedung an entlaascht.

Wat ass Separator?

Als dënn Membran oder Schicht vun net-leitend Material, Separator funktionnéiert verhënneren der Anode (negativ Elektroden) an cathode (positiv Elektroden) aus Shorting, well dës Schicht permeabel ass fir Lithiumionen awer net fir Elektronen. Et kann och de konstante Flux vun Ionen tëscht den Elektroden während Opluedstatiounen garantéieren an Entladung. Dofir kann d'Batterie eng stabil Spannung behalen a reduzéieren de Risiko vun Iwwerhëtzung, Verbrennung oder Explosioun.

Wat ass den aktuelle Sammler?

Aktuell Sammler ass entworf der aktueller produzéiert vun der ze sammelen Batterie Elektroden a transportéiert se an den externen Circuit, dat ass wichteg fir eng optimal Leeschtung an longevity 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 Datumen an den 1960er, ee vun de Déi éischt Beispiller ass eng CuF2/Li Batterie entwéckelt vun der NASA am Joer 1965. An Ueleg Kris Hit der Welt an 1970er, Fuerscher hunn hir Opmierksamkeet op Alternativ Energiequellen, also den Duerchbroch, deen déi fréierst Form vun der produzéiert huet modern Li-Ion Batterie gouf gemaach wéinst dem Liichtgewiicht an héich Energie Dicht vun Lithium-Ion Batterien. Gläichzäiteg, Stanley Whittingham vun Exxon entdeckt datt Lithiumionen an Materialien wéi TiS2 agesat kënne ginn eng nofëllbar Batterie erstellen 

Also huet hien probéiert dës Batterie ze kommerzialiséieren awer gescheitert wéinst den héije Käschte an d'Präsenz vu metallesche Lithium an den Zellen. 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 gëtt, obwuel et net eleng d'persistent Thema vun Brennbarkeet.Am selwechte Joer huet de Rachid Yazami de Lithium-Graphit erfonnt Elektroden (Anode). An dann am Joer 1991, déi éischt nofëllbar Lithium-Ion vun der Welt Batterien ugefaang um Maart ze kommen 

An 2000s, d'Nofro fir Lithium-Ion Batterien eropgaang wéi portable elektronesch Geräter populär ginn, déi fiert Lithium-Ion Batterien fir méi sécher a méi haltbar ze sinn. Elektresch Gefierer waren agefouert an 2010s, déi en neie Maart fir Lithium-Ion Batterien geschaf. Déi Entwécklung vun neie Fabrikatiounsprozesser a Materialien, wéi Siliziumanode an staark-Staat electrolytes, weider d'Leeschtung a Sécherheet vun verbesseren Lithium-Ion Batterien. Hautdesdaags sinn Lithium-Ion Batterien wesentlech ginn eisem Alldag, sou d'Fuerschung an d'Entwécklung vun neie Materialien an Technologien lafen fir d'Performance, d'Effizienz a d'Sécherheet ze verbesseren dës Akkuen.

4.The Zorte vu Lithium Ion Batterien

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

l Lithium Kobaltoxid

Lithium Kobaltoxid Akkuen ginn aus Lithiumkarbonat a Kobalt a sinn och als Lithium Kobaltat oder Lithium-Ion Kobalt Batterien bekannt. Si hunn eng Kobaltoxid-Kathode an eng Grafit Kuelestoffanode, a Lithiumionen Migratioun vun der Anode op d'Kathode wärend der Entladung, mam Flux ëmgedréint wann d'Batterie gelueden ass. Wat seng Uwendung ugeet, gi se an portable benotzt elektronesch Apparater, elektresch Gefierer, an erneierbar Energie Stockage Systemer wéinst hirer héich spezifesch Energie, niddereg Self-Offlossquantitéit Taux, héich Betribssystemer Spannung a breet Temperaturberäich.Awer oppassen op d'Sécherheetsbedenken Zesummenhang mam Potenzial fir thermesch Flucht an Onstabilitéit op héich Temperaturen.

l Lithium Mangan Oxid

Lithium Mangan Oxid (LiMn2O4) ass e Kathodematerial dat allgemeng benotzt gëtt an Lithium-Ion Batterien.D'Technologie fir dës Zort Batterie war am Ufank entdeckt an den 1980er, mat der éischter Publikatioun an der Material Fuerschung Bulletin 1983. Ee vun de Virdeeler vum LiMn2O4 ass datt et gutt thermesch huet Stabilitéit, Bedeitung, datt et manner wahrscheinlech thermesch Lafen Erfahrung, déi sinn och méi sécher wéi aner Lithium-Ion Batterien. Zousätzlech ass Mangan reichend a wäit verfügbar, wat et eng méi nohalteg Optioun am Verglach mécht zu Kathodematerialien déi limitéiert Ressourcen wéi Kobalt enthalen. Als Resultat, si ginn dacks a medizinescht Ausrüstung an Apparater, Kraaftwierker, elektresch fonnt Motorrieder, an aner Uwendungen. Trotz senge Virdeeler, LiMn2O4 aarm Vëlosstabilitéit am Verglach zum LiCoO2, dat heescht datt et méi brauch heefeg Ersatz, sou datt et vläicht net esou gëeegent ass fir laangfristeg Energielagerung Systemer.

l Lithium Eisenphosphat (LFP)

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

l Lithium Nickel Mangan Kobaltoxid (NMC)

Lithium Nickel Mangan Kobaltoxid Batterien, dacks bekannt als NMC Batterien, sinn aus verschiddene Materialien gebaut, déi universell sinn Lithium-Ion Batterien. Eng Kathode gebaut 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 elektresche Gefierer gemaach, Gitterlagerung Systemer, an aner héich-Performance Uwendungen, déi weider bäigedroen huet zu der wuessender Popularitéit vun elektresche Gefierer an erneierbaren Energiesystemer. Zu Kapazitéit erhéijen, nei Elektrolyte an Zousätz gi benotzt fir et z'erméiglechen charge ze 4.4V / Zell a méi héich 

Et gëtt en Trend zu NMC-vermëscht Li-Ion zënter de System ass rentabel a bitt gutt Leeschtung. Néckel, Mangan, a Kobalt sinn dräi aktiv Materialien déi liicht kombinéiert kënne fir eng Breet ze passen Gamme vun Automotive an Energie Stockage Systemer (EES) Uwendungen déi verlaangen heefeg Vëlo. Vun deem kënne mir gesinn datt d'NMC Famill ëmmer méi gëtt diversen Wéi och ëmmer, seng Nebenwirkungen vun der thermescher Flucht, Feiergefor an Ëmwelt Bedenken kënnen hir Weiderentwécklung behënneren.

l Lithium Titanat

Lithium-Titanat, dacks bekannt als Li-Titanat, ass eng Zort Batterie déi e wuessend Zuel vu Gebrauch. Wéinst senger superieure Nanotechnologie ass et fäeg séier laden an entlaaschten wärend eng stabil Spannung behalen, wat et mécht gutt gëeegent fir héich-Muecht Uwendungen wéi elektresch Gefierer, kommerziell an industriell Energie Stockage Systemer, an Netz-Niveau Stockage 

Zesumme mat sengem Sécherheet an Zouverlässegkeet, dës Batterien kéinte fir Militär a Raumfaart benotzt ginn Uwendungen, souwéi Wand- a Solarenergie späicheren a Smart konstruéieren Gitter. Ausserdeem, laut Battery Space, kënnen dës Batterien sinn a Kraaftsystemsystemkritesch Backups beschäftegt. Trotzdem, Lithium Titanat Batterien tendéieren méi deier wéi traditionell Lithium-Ion Batterien wéinst un de komplexe Fabrikatiounsprozess erfuerderlech fir se ze produzéieren.

5.The Entwécklung Trends vun Lithium Ion Batterien

De globale Wuesstum vun erneierbaren Energieinstallatiounen ass eropgaang intermittéierend Energieproduktioun, en onbalancéierten Netz ze kreéieren. Dëst huet zu engem gefouert Nofro fir Batterien.während de Fokus op null Kuelestoff Emissiounen a musse sech bewegen ewech vun fossille Brennstoffer, nämlech Kuel, fir Muecht Produktioun VIRSCHLOEN méi Regierunge fir Solar- a Wandenergieinstallatiounen ze stimuléieren. Dës Installatiounen léinen sech fir Batteriespäichersystemer déi iwwerschësseg Kraaft späicheren generéiert 

Dofir, Regierung Ureizer Li-Ion Batterie incentivize Installatiounen féieren och d'Entwécklung vu Lithium-Ionbatterien. Zum Beispill, Déi global NMC Lithium-Ion Batterien Maartgréisst gëtt virgesinn fir vun US $ ze wuessen Milliounen am Joer 2022 op US $ Milliounen am Joer 2029; et gëtt erwaart bei engem CAGR vun% ze wuessen vun 2023 bis 2029. An déi ëmmer méi Bedierfnesser vun Uwendungen déi schwéier erfuerderen Laaschten gëtt virgesinn fir Lithium-Ion Batterien vun 3000-10000 déi schnellsten ze maachen wuessen Segment während der Prognoseperiod (2022-2030).

6. D'Investitiounsanalyse vu Lithium Ion Batterien

D'Lithium-Ion Batterien Maartindustrie gëtt virgesinn fir vun USD 51.16 ze wuessen Milliarden am Joer 2022 op 118,15 Milliarden US-Dollar bis 2030, weist eng zesummegesate jährlech Wuesstumsquote vu 4.72% während der Prognoseperiod (2022-2030), wat hänkt dovun of verschidde Faktoren.

l Enn Benotzer Analyse

Utility Secteur Installatiounen si Schlëssel Chauffeuren fir Batterie Energie Stockage Systems (BESS). Dëse Segment gëtt erwaart vun $ 2,25 Milliarden am Joer 2021 ze wuessen $ 5.99 Milliarde am Joer 2030 bei engem CAGR vun 11.5%. Li-Ion Batterien weisen méi héich 34,4% CAGR wéinst hirer niddereger Wuesstumsbasis. Wunn- a kommerziell Energielagerung Segmenter sinn aner Beräicher mat grousse Maartpotenzial vun $ 5.51 Milliarde am Joer 2030, vun 1,68 Milliarden Dollar am Joer 2021. Den industrielle Secteur setzt säi Marsch a Richtung Null Kuelestoff Emissiounen, mat Firmen déi Net-Null Verspriechen an den nächsten zwee maachen Joerzéngten. Telekom- an Datenzenterfirmen sinn am Virdergrond fir ze reduzéieren Kuelestoff Emissiounen mat engem verstäerkte Fokus op erneierbar Energien Energiequellen. All vun deem wäert d'rapid Entwécklung vun Lithium-Ion Akkuen förderen als Firmen fannen Weeër fir zouverlässeg Backup a Gitterbalancéierung ze garantéieren.

l Produit Typ Analyse

Wéinst dem héije Präis vu Kobalt ass Kobalt-gratis Batterie ee vun de Entwécklung Trends vu Lithium-Ion Batterien. Héichspannung LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) mat héich theoretesch Energie Dicht ass ee vun de stäerkste villverspriechend Co-gratis cathode Material an der weider. Weider hunn déi experimentell Resultater dat bewisen de Vëlo- an C-Taux Leeschtung vun LNMO Batterie verbessert vun benotzt der semi-festem Elektrolyt. Dëst kann proposéiert ginn datt den anionesche COF fäeg ass staark absorbéiert Mn3+/Mn2+ an Ni2+ duerch Coulomb Interaktioun, hir destruktiv Migratioun op d'Anode behalen. Dofir wäert dës Aarbecht Virdeeler fir d'Kommerzialiséierung vum LNMO-Kathodematerial.

l Regional Analyse

Asien-Pazifik wäert de gréisste stationäre Lithium-Ion Batterie Maart sinn 2030, gedriwwe vun Utilities an Industrien. Et wäert Nordamerika iwwerhuelen an Europa mat engem Maart vun 7,07 Milliarden Dollar am Joer 2030, wuesse vun 1,24 Milliarden Dollar an 2021 bei engem CAGR vun 21.3%. Nordamerika an Europa wäerten déi nächst gréisste sinn Mäert wéinst hiren Ziler fir hir Wirtschaft a Gitter iwwer déi nächst ze dekarboniséieren zwee Joerzéngten. LATAM wäert den héchste Wuesstumsquote bei engem CAGR vun 21.4% gesinn, well vu senger méi klenger Gréisst a gerénger Basis.

7. Saachen ze berücksichtegen fir eng héichqualitativ Lithium-Ion Batterien

Wann Dir en opteschen Solarinverter kaaft, muss net nëmmen de Präis a Qualitéit sinn betruecht, aner Facteure soll och am Kapp gehaalen gin.

l Energie Dicht

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

l Sécherheet

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

l Typ

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

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 d'Verfall Datum ier Dir de Kaf mécht. Lithium Ion Batterien hunn eng inherent méi laang Liewen wéinst senger Chimie awer all Batterie ënnerscheet sech vuneneen jee no den Typ, Spezifikatioune an de Wee wéi se gemaach ginn. Héich Qualitéit Akkuen wäert dauert méi laang well se aus feine Materialien dobannen gemaach ginn.