Лити ион батерей гэж юу вэ?

1. Лити ион батерей гэж юу вэ?

Зай нь нэг буюу хэд хэдэн хэсгээс бүрдэх цахилгаан эрчим хүчний эх үүсвэр юм цахилгаан төхөөрөмжийг тэжээхэд зориулсан гадаад холболттой цахилгаан химийн эсүүд. Лити-ион эсвэл Ли-ион батерей нь цэнэглэдэг батерейны нэг төрөл юм Эрчим хүчийг хадгалахын тулд литийн ионыг буцаах замаар бууруулж, тэдний өндөр түвшинд алдартай эрчим хүчний нягтрал.

2. Лити ион батерейны бүтэц

Ерөнхийдөө ихэнх арилжааны ли-ион батерейнууд интеркаляцийн нэгдлүүдийг ашигладаг идэвхтэй материал. Эдгээр нь ихэвчлэн хэд хэдэн давхаргын материалаас бүрддэг цахилгаан химийн процессыг хөнгөвчлөхийн тулд тодорхой дарааллаар зохион байгуулдаг батерейг эрчим хүчийг хадгалах, гаргах боломжийг олгодог - анод, катод, электролит, сепаратор, гүйдлийн коллектор.

Анод гэж юу вэ?

Батерейны бүрэлдэхүүн хэсэг болох анод нь хүчин чадалд чухал үүрэг гүйцэтгэдэг. гүйцэтгэл, батерейны бат бөх чанар. Цэнэглэх үед бал чулуун анод нь литийн ионуудыг хүлээн авах, хадгалах үүрэгтэй. Батерей байгаа үед цэнэггүй болсон үед литийн ионууд анодоос катод руу шилжинэ цахилгаан гүйдэл үүсдэг. Ерөнхийдөө хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг анод нь бал чулуу бөгөөд LiC6-ийн бүрэн шилжсэн төлөвт хамгийн их хамааралтай байдаг хүчин чадал 1339 С/г (372 мАч/г). Гэхдээ технологи хөгжихийн хэрээр шинэ эрчим хүчний нягтралыг сайжруулахын тулд цахиур зэрэг материалыг судалжээ лити-ион батерейны хувьд.

Катод гэж юу вэ?

Катод нь эерэг цэнэгтэй литийн ионуудыг хүлээн авч, ялгаруулахын тулд ажилладаг одоогийн мөчлөгүүд. Энэ нь ихэвчлэн давхаргат оксидын давхаргат бүтэцээс бүрддэг (литийн кобальт исэл гэх мэт), полианион (литийн төмрийн фосфат гэх мэт) эсвэл цэнэглэгч (ихэвчлэн) дээр бүрсэн шпинель (литийн манганы исэл гэх мэт) хөнгөн цагаанаар хийсэн).

Электролит гэж юу вэ?

Органик уусгагч дахь литийн давсны хувьд электролит нь орчин болдог цэнэглэх үед анод ба катодын хооронд литийн ионууд шилжих ба цэнэглэж байна.

Тусгаарлагч гэж юу вэ?

Нимгэн мембран эсвэл дамжуулагч бус материалын давхаргын хувьд тусгаарлагч нь ажилладаг анод (сөрөг электрод) ба катод (эерэг электрод) үүсэхээс сэргийлнэ богино холболт, учир нь энэ давхарга нь литийн ионуудыг нэвчүүлэх чадвартай боловч электроныг нэвтрүүлэхгүй. Энэ Мөн цэнэглэх явцад электродуудын хооронд ионуудын тогтвортой урсгалыг хангах боломжтой болон цэнэглэх. Тиймээс батерей нь хүчдэлийг тогтвортой байлгаж, багасгаж чаддаг хэт халалт, шаталт, дэлбэрэлтийн эрсдэл.

Одоогийн коллектор гэж юу вэ?

Гүйдлийн коллектор нь үйлдвэрлэсэн гүйдлийг цуглуулах зориулалттай батерейны электродуудыг холбож, түүнийг гадаад хэлхээнд дамжуулдаг батерейны оновчтой гүйцэтгэл, удаан эдэлгээг хангахад чухал ач холбогдолтой. Тэгээд Энэ нь ихэвчлэн хөнгөн цагаан эсвэл зэсийн нимгэн хуудаснаас хийгдсэн байдаг.

3. Лити ион батерейны хөгжлийн түүх

Цэнэглэдэг ли-ион батерейны судалгаа 1960-аад оноос эхэлсэн бөгөөд эдгээрийн нэг Хамгийн анхны жишээ бол 1965 онд НАСА-гийн бүтээсэн CuF2/Li батерей юм. Мөн газрын тосны хямрал 1970-аад онд дэлхий даяар тархсан тул судлаачид өөр хувилбар руу анхаарлаа хандуулав эрчим хүчний эх үүсвэр, тиймээс хамгийн анхны хэлбэрийг бий болгосон нээлт орчин үеийн ли-ион батерейг хөнгөн жинтэй, өндөр энергитэй тул хийсэн литийн ион батерейны нягтрал. Үүний зэрэгцээ Exxon-ийн Стэнли Уиттингем литийн ионуудыг TiS2 гэх мэт материалд оруулж болохыг олж мэдсэн цэнэглэдэг зай бий болгох 

Тиймээс тэр энэ батарейг арилжаалах гэж оролдсон боловч өндөр өртөгтэй, эсэд металл литий агуулагдаж байгаагаас болж бүтэлгүйтсэн. 1980 онд шинэ материал нь илүү өндөр хүчдэлийг санал болгож, илүү их байсан агаарт тогтвортой, хожим нь анхны арилжааны ли-ион батерейнд ашиглагдах болно. гэсэн байнгын асуудлыг дангаараа шийдэж чадаагүй ч шатамхай. Мөн жил Рачид Язами литийн бал чулууг зохион бүтээжээ электрод (анод). Тэгээд 1991 онд дэлхийн анхны цэнэглэдэг лити-ион батерейнууд зах зээлд нэвтэрч эхлэв 

2000-аад онд лити-ионы эрэлт жолоодлоготой зөөврийн электрон төхөөрөмжүүд түгээмэл болсноор батерейны хэмжээ нэмэгджээ Лити ион батерейг илүү найдвартай, удаан эдэлгээтэй болгох. Цахилгаан машинууд байсан 2010-аад онд нэвтрүүлсэн нь лити-ион батерейны шинэ зах зээлийг бий болгосон. The цахиурын анод зэрэг шинэ үйлдвэрлэлийн процесс, материалыг хөгжүүлэх болон хатуу төлөвт электролит, гүйцэтгэл, аюулгүй байдлыг үргэлжлүүлэн сайжруулах лити-ион батерейнууд. Өнөө үед лити-ион батерейнууд зайлшгүй шаардлагатай болсон бидний өдөр тутмын амьдрал, тиймээс судалгаа, шинэ материал боловсруулах болон гүйцэтгэл, үр ашиг, аюулгүй байдлыг сайжруулах технологиуд үргэлжилсээр байна эдгээр батерейнууд.

4. Лити ион батерейны төрлүүд

Лити-ион батерейнууд нь янз бүрийн хэлбэр, хэмжээтэй байдаг бөгөөд бүгдээрээ байдаггүй тэдгээрийг тэнцүү болгосон. Ер нь таван төрлийн лити-ион батерей байдаг.

л Лити кобальт исэл

Лити кобальт ислийн батерейг литийн карбонат ба кобальт ба литийн кобальтат эсвэл лити-ион кобальт батерей гэж нэрлэдэг. Тэд кобальтын ислийн катод, графит нүүрстөрөгчийн анод, лити ионтой. урсах үед урсах үед анодоос катод руу шилжих зай цэнэглэгдсэн үед. Хэрэглээний хувьд тэдгээрийг зөөврийн хэрэгсэлд ашигладаг электрон төхөөрөмж, цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, сэргээгдэх эрчим хүч хадгалах систем Учир нь тэдгээрийн хувийн энерги өндөр, өөрөө цэнэглэх хурд бага, өндөр ажиллагаатай хүчдэл ба өргөн температурын хүрээ. Гэхдээ аюулгүй байдлын асуудалд анхаарлаа хандуулаарай дулааны алдагдлын болон тогтворгүй байдлын өндөр магадлалтай холбоотой температур.

л Лити манганы исэл

Лити манганы исэл (LiMn2O4) нь ихэвчлэн ашиглагддаг катодын материал юм. лити-ион батерейнд. Энэ төрлийн батерейны технологи нь анх байсан 1980-аад онд нээсэн бөгөөд Материалын судалгаанд анхны хэвлэгдсэн 1983 оны мэдээллийн товхимол. LiMn2O4-ийн нэг давуу тал нь сайн дулаантай байдаг тогтвортой байдал, энэ нь дулааны гүйлтийг мэдрэх магадлал багатай гэсэн үг юм Мөн бусад төрлийн лити-ион батерейгаас илүү аюулгүй байдаг. Үүнээс гадна манган элбэг дэлбэг, өргөн олдоцтой тул үүнийг харьцуулахад илүү тогтвортой сонголт болгодог кобальт зэрэг хязгаарлагдмал нөөц агуулсан катодын материалд . Үүний үр дүнд Тэд ихэвчлэн эмнэлгийн тоног төхөөрөмж, төхөөрөмж, цахилгаан хэрэгсэл, цахилгаанд байдаг мотоцикль болон бусад хэрэглээ. Хэдийгээр давуу талтай ч LiMn2O4 нь муу LiCoO2-тэй харьцуулахад дугуйн тогтвортой байдал, энэ нь илүү ихийг шаардаж магадгүй гэсэн үг юм байнга солих тул удаан хугацааны эрчим хүчийг хадгалахад тийм ч тохиромжтой биш байж магадгүй юм системүүд.

л Лити төмрийн фосфат (LFP)

Фосфатыг ихэвчлэн литийн төмрийн фосфатын батерейнд катод болгон ашигладаг Ли-фосфатын батерей гэж нэрлэдэг. Тэдний бага эсэргүүцэл нь дулааныг сайжруулдаг тогтвортой байдал, аюулгүй байдал. Тэд удаан эдэлгээтэй, урт наслалтаараа алдартай. Энэ нь тэдгээрийг бусад төрлийн лити-ионтой харьцуулахад хамгийн хэмнэлттэй сонголт болгодог батерейнууд. Иймээс эдгээр батерейг цахилгаан дугуйнд ихэвчлэн ашигладаг урт хугацааны амьдрал, өндөр түвшний аюулгүй байдлыг шаарддаг бусад програмууд. Гэхдээ түүний сул тал нь түүнийг хурдан хөгжүүлэхэд хэцүү болгодог. Нэгдүгээрт, харьцуулсан бусад төрлийн лити-ион батерейнууд нь ховор хэрэглэгддэг тул илүү үнэтэй байдаг үнэтэй түүхий эд. Үүнээс гадна литийн төмрийн фосфатын батерейнууд нь бага ажиллах хүчдэл, энэ нь тэдгээр нь зарим хүмүүст тохиромжгүй байж магадгүй гэсэн үг юм илүү өндөр хүчдэл шаарддаг програмууд. Цэнэглэх хугацаа нь илүү урт байгаа нь үүнийг a хурдан цэнэглэх шаардлагатай програмуудын сул тал.

л Лити никель манганы кобальт исэл (NMC)

Лити никель манганы кобальт ислийн батерейг ихэвчлэн NMC гэж нэрлэдэг батерейнууд нь төрөл бүрийн материалаар хийгдсэн байдаг лити-ион батерейнууд. Никель, манган, холимогоор хийсэн катод кобальт орсон. Түүний эрчим хүчний өндөр нягтрал, сайн дугуй унах чадвар, а урт наслалт нь цахилгаан тээврийн хэрэгсэл, сүлжээ хадгалах хамгийн анхны сонголт болгосон системүүд болон бусад өндөр гүйцэтгэлтэй програмууд нь цаашид хувь нэмэр оруулсан цахилгаан тээврийн хэрэгсэл болон сэргээгдэх эрчим хүчний системийн өсөн нэмэгдэж буй алдар нэр. руу хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхийн тулд шинэ электролит болон нэмэлтүүдийг ашиглах боломжтой 4.4V/cell ба түүнээс дээш цэнэглэнэ 

Үүнээс хойш NMC-хольсон Li-ion руу чиглэсэн хандлага бий систем нь зардал багатай бөгөөд сайн гүйцэтгэлийг хангадаг. Никель, манган, болон кобальт нь гурван идэвхтэй материал бөгөөд тэдгээрийг өргөн хүрээнд хялбархан хослуулж болно шаардлагатай автомашины болон эрчим хүч хадгалах системийн (EES) олон төрлийн хэрэглээ байнга дугуй унах. Үүнээс бид NMC-ийн гэр бүл улам бүр нэмэгдэж байгааг харж болно олон янз Гэсэн хэдий ч түүний сөрөг нөлөө нь дулааны гүйдэл, галын аюул, байгаль орчны санаа зоволт нь түүний цаашдын хөгжилд саад болж магадгүй юм.

л Лити титанат

Лити титанат нь ихэвчлэн ли-титанат гэж нэрлэгддэг батерейны төрөл юм хэрэглээний тоо нэмэгдэж байна. Дээд зэргийн нанотехнологийн ачаар үүнийг хийх боломжтой Тогтвортой хүчдэлийг хадгалахын зэрэгцээ хурдан цэнэглэж, цэнэггүй болгодог цахилгаан машин, арилжааны гэх мэт өндөр хүчин чадалтай хэрэглээнд тохиромжтой болон үйлдвэрлэлийн эрчим хүч хадгалах систем, сүлжээний түвшний хадгалалт 

Түүнтэй хамт аюулгүй байдал, найдвартай байдлын үүднээс эдгээр батерейг цэрэг, сансар огторгуйд ашиглаж болно хэрэглээ, түүнчлэн салхи, нарны эрчим хүчийг хадгалах, ухаалаг барилга барих сүлжээнүүд. Цаашилбал, Battery Space-ийн дагуу эдгээр батерейнууд байж болно эрчим хүчний системийн системийн чухал нөөцлөлтөд ашигладаг. Гэсэн хэдий ч литийн титанат батерей нь уламжлалт лити-ион батерейгаас илүү үнэтэй байдаг тэдгээрийг үйлдвэрлэхэд шаардагдах нарийн төвөгтэй үйлдвэрлэлийн процесст .

5. Лити ион батерейны хөгжлийн чиг хандлага

Дэлхий дахинд сэргээгдэх эрчим хүчний суурилуулалтын өсөлт нэмэгдэж байна үе үе эрчим хүчний үйлдвэрлэл, тэнцвэргүй сүлжээг бий болгох. Энэ нь а батерейны эрэлт.тэг нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтад анхаарлаа хандуулж, шилжих шаардлагатай байхад эрчим хүч үйлдвэрлэхийн тулд чулуужсан түлш, тухайлбал нүүрсээс хол байх засгийн газрууд нар, салхины эрчим хүч суурилуулах ажлыг урамшуулах. Эдгээр суурилуулалт нь илүүдэл хүчийг хуримтлуулдаг батерейны системд зээлдэг үүсгэсэн 

Тиймээс төрөөс Ли-ион батерейг урамшуулах суурилуулалт нь литийн ион батерейг хөгжүүлэхэд түлхэц болдог. Жишээлбэл, NMC лити-ион батерейны дэлхийн зах зээлийн хэмжээ ам.доллараас өсөх төлөвтэй байна 2022 онд сая, 2029 онд сая доллар; CAGR% -ийн өсөлттэй байх төлөвтэй байна 2023-2029 он хүртэл. Мөн хүнд хэрэгцээтэй програмуудын хэрэгцээ нэмэгдэж байна ачаалал нь 3000-10000 литийн ион батерейг хамгийн хурдан болгохоор төлөвлөж байна. таамагласан хугацаанд (2022-2030) өсөн нэмэгдэж буй сегмент.

6. Лити ион батерейны хөрөнгө оруулалтын шинжилгээ

Лити-ион батерейны зах зээлийн салбар 51.16 ам.доллараас өсөх төлөвтэй байна 2022 онд тэрбум доллар болж, 2030 он гэхэд 118.15 тэрбум ам.доллар болно. таамагласан хугацаанд (2022-2030 он) 4.72%-ийн өсөлтийн хурд хэд хэдэн хүчин зүйл.

l Эцсийн хэрэглэгчийн шинжилгээ

Ашиглалтын салбарын суурилуулалт нь батерейны эрчим хүчийг хадгалах гол хөшүүрэг болдог системүүд (BESS). Энэ сегмент 2021 онд 2.25 тэрбум доллар хүртэл өсөх төлөвтэй байна CAGR 11.5% байхад 2030 онд 5.99 тэрбум доллар. Ли-ион батерей нь 34.4% илүү өндөр үзүүлэлттэй байна. Өсөлтийн суурь багатай учир CAGR. Орон сууцны болон арилжааны эрчим хүчний хадгалалт сегментүүд нь 2030 онд 5.51 тэрбум долларын зах зээлийн томоохон боломж бүхий бусад салбарууд юм. 2021 онд 1.68 тэрбум доллараас. Аж үйлдвэрийн салбар цаашаа алхсаар байна Нүүрстөрөгчийн ялгаруулалтыг тэглэх, компаниуд дараагийн хоёрт цэвэр-0 амлалт өгөх болно хэдэн арван жил. Харилцаа холбоо, дата төвийн компаниуд бууралтын тэргүүн эгнээнд явж байна сэргээгдэх эрчим хүчний эх үүсвэрт анхаарлаа хандуулж, нүүрстөрөгчийн ялгаруулалт. Бүгд зэрэг литийн ион батерейг эрчимтэй хөгжүүлэхэд түлхэц болно компаниуд найдвартай нөөцлөлт, сүлжээг тэнцвэржүүлэх арга замыг хайж олдог.

l Бүтээгдэхүүний төрлийн шинжилгээ

Кобальт өндөр үнэтэй байдаг тул кобальтгүй батерейны нэг юм лити-ион батерейны хөгжлийн чиг хандлага. Өндөр хүчдэлийн LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) онолын эрчим хүчний өндөр нягтралтай нь хамгийн ирээдүйтэй Co-free-ийн нэг юм Цаашид катодын материал. Цаашилбал, туршилтын үр дүн үүнийг нотолсон ашиглах замаар LNMO батерейны унадаг дугуй болон C хурдны гүйцэтгэл сайжирна хагас хатуу электролит. Энэ нь анионик COF чадвартай гэдгийг санал болгож болно Кулоны харилцан үйлчлэлээр Mn3+/Mn2+ болон Ni2+-ийг хүчтэй шингээж, анод руу хор хөнөөлтэй шилжих хөдөлгөөнийг хязгаарлах. Тиймээс энэ ажил болно LNMO катодын материалыг худалдаанд гаргахад ашигтай.

l Бүс нутгийн шинжилгээ

Ази, Номхон далайн бүс нутаг нь хамгийн том суурин лити-ион батерейны зах зээл байх болно 2030 он, нийтийн аж ахуй, аж үйлдвэрээс үүдэлтэй. Энэ нь Хойд Америк болон 2030 онд 7.07 тэрбум долларын зах зээлтэй Европ 1.24 тэрбум доллараас өснө 2021 онд CAGR 21.3% байна. Хойд Америк, Европ дараагийн том улс болно Дараагийн жилүүдэд эдийн засаг, сүлжээгээ нүүрстөрөгчгүйжүүлэх зорилго тавьсантай холбоотой зах зээл хорин жил. LATAM нь CAGR 21.4% -ийн хамгийн өндөр өсөлтийг харах болно, учир нь жижиг хэмжээтэй, бага суурьтай.

7. Өндөр чанартай литийн ион батерейны хувьд анхаарах зүйлс

Оптик нарны инвертер худалдаж авахдаа зөвхөн үнэ, чанар нь байх ёстой бусад хүчин зүйлсийг анхаарч үзэх хэрэгтэй.

l Эрчим хүчний нягтрал

Эрчим хүчний нягт нь нэгж эзэлхүүн дэх энергийн хэмжээ юм. Илүү өндөр жин, хэмжээ багатай эрчим хүчний нягтрал нь цэнэглэх хооронд илүү өргөн хүрээтэй байдаг мөчлөг.

l Аюулгүй байдал

Аюулгүй байдал бол дэлбэрэлтээс хойшхи лити-ион батерейны бас нэг чухал тал юм цэнэглэх, цэнэглэх явцад гарч болзошгүй гал түймэр гарах тул зайлшгүй шаардлагатай температур мэдрэгч зэрэг аюулгүй байдлын сайжруулсан механизмтай батерейг сонгох болон дарангуйлагч бодисууд.

l Төрөл

Лити-ион батерейны үйлдвэрлэлийн хамгийн сүүлийн үеийн чиг хандлагын нэг бол зэрэг олон давуу талыг санал болгодог хатуу төлөвт батерейг хөгжүүлэх өндөр эрчим хүчний нягтрал, урт хугацааны амьдралын мөчлөг. Жишээ нь, ашиглах цахилгаан автомашины хатуу төлөвт батерей нь тэдгээрийн хүрээг ихээхэн нэмэгдүүлэх болно чадвар, аюулгүй байдал.

l Цэнэглэх хурд

Цэнэглэх хурд нь батерейг хэр хурдан аюулгүй цэнэглэж байгаагаас хамаарна. Заримдаа зайг ашиглахаас өмнө удаан цэнэглэдэг.

l Амьдрах хугацаа

Батерей нь бүхэл бүтэн хугацаанд ажиллахгүй боловч дуусах хугацаатай. Хугацаа дуусах хугацааг шалгана уу худалдан авалт хийхээс өмнөх огноо. Лити ион батерейнууд нь илүү урт хугацаатай байдаг Химийн найрлагаасаа шалтгаалан ашиглалтын хугацаа их байдаг боловч батерей бүр өөр өөр байдаг төрөл, техникийн үзүүлэлтүүд, тэдгээрийг хийх арга. Өндөр чанартай батерейнууд байх болно дотор нь нарийн материалаар хийгдсэн тул удаан эдэлгээтэй.