Знање
ВР

Шта су литијум-јонске батерије

Може 06, 2023

1. Шта су литијум-јонске батерије?

Батерија је извор електричне енергије који се састоји од једне или више електрохемијских ћелија са спољним прикључцима за напајање електричних уређаја. Литијум-јонска или Ли-јонска батерија је врста пуњиве батерије која користи реверзибилну редукцију литијум јона за складиштење енергије и позната је по својој високој густини енергије.




2. Структура литијум-јонских батерија

Генерално, већина комерцијалних Ли-јонских батерија користи интеркалационе једињења као активне материјале. Обично се састоје од неколико слојева материјала који су распоређени у одређеном редоследу како би се олакшао електрохемијски процес који омогућава батерији да складишти и ослобађа енергију - анода, катода, електролит, сепаратор и колектор струје.


Шта је анода?

Као компонента батерије, анода игра важну улогу у капацитету, перформансама и издржљивости батерије. Приликом пуњења, графитна анода је одговорна за прихватање и складиштење литијум јона. Када се батерија испразни, литијум јони се крећу од аноде до катоде тако да се ствара електрична струја. Генерално, најчешће комерцијално коришћена анода је графит, који у свом потпуно литираном стању ЛиЦ6 корелира са максималним капацитетом од 1339 Ц/г (372 мАх/г). Али са развојем технологија, нови материјали као што је силицијум су истражени како би се побољшала густина енергије за литијум-јонске батерије.


Шта је катода?

Катода ради на прихватању и ослобађању позитивно наелектрисаних литијум јона током тренутних циклуса. Обично се састоји од слојевите структуре слојевитог оксида (као што је литијум кобалт оксид), полианиона (као што је литијум гвожђе фосфат) или спинела (као што је литијум манган оксид) обложеног на колектору пуњења (обично направљен од алуминијума). 


Шта је електролит?

Као литијумова со у органском растварачу, електролит служи као медијум за кретање литијум јона између аноде и катоде током пуњења и пражњења.

Шта је сепаратор?


Као танка мембрана или слој од непроводног материјала, сепаратор ради на спречавању кратког споја аноде (негативна електрода) и катоде (позитивне електроде), пошто је овај слој пропустљив за литијумове јоне, али не и за електроне. Такође може да обезбеди стабилан проток јона између електрода током пуњења и пражњења. Због тога батерија може одржавати стабилан напон и смањити ризик од прегревања, сагоревања или експлозије.

Шта је струјни колектор?


Струјни колектор је дизајниран да сакупља струју коју производе електроде батерије и преноси је до спољног кола, што је важно да би се обезбедиле оптималне перформансе и дуговечност батерије. И обично се обично прави од танког лима алуминијума или бакра.



3. Историја развоја литијум-јонских батерија

Истраживања о пуњивим Ли-јонским батеријама датирају из 1960-их, један од најранијих примера је ЦуФ2/Ли батерија коју је развила НАСА 1965. године. А нафтна криза је погодила свет 1970-их, истраживачи су скренули пажњу на алтернативне изворе енергије, тако да је пробој који је произвео најранији облик модерне Ли-јонске батерије направљен због мале тежине и велике густине енергије литијум-јонских батерија. Истовремено, Станлеи Вхиттингхам из Еккона открио је да се литијум јони могу убацити у материјале као што је ТиС2 да би се створила пуњива батерија. 


Зато је покушао да комерцијализује ову батерију, али није успео због високе цене и присуства металног литијума у ​​ћелијама. Године 1980. откривено је да нови материјал нуди већи напон и био је много стабилнији на ваздуху, који ће се касније користити у првој комерцијалној Ли-јонској батерији, иако сам по себи није решио упорни проблем запаљивости. исте године, Рацхид Иазами је изумео литијум графитну електроду (аноду). А онда су 1991. године прве пуњиве литијум-јонске батерије на свету почеле да улазе на тржиште. Током 2000-их, потражња за литијум-јонским батеријама се повећала како су преносиви електронски уређаји постали популарни, што доводи до тога да литијум-јонске батерије буду сигурније и издржљивије. Електрична возила су представљена 2010-их, што је створило ново тржиште за литијум-јонске батерије. 


Развој нових производних процеса и материјала, као што су силицијумске аноде и чврсти електролити, наставио је да побољшава перформансе и безбедност литијум-јонских батерија. Данас су литијум-јонске батерије постале неопходне у нашем свакодневном животу, тако да су истраживања и развој нових материјала и технологија у току како би се побољшале перформансе, ефикасност и безбедност ових батерија.



4. Врсте литијум-јонских батерија

Литијум-јонске батерије долазе у различитим облицима и величинама и нису све једнаке. Обично постоји пет врста литијум-јонских батерија.

л литијум кобалт оксид

Литијум кобалт оксидне батерије се производе од литијум карбоната и кобалта, а познате су и као литијум кобалтатне или литијум-јонске кобалтне батерије. Имају катоду од кобалт оксида и графитну угљеничну аноду, а литијум јони мигрирају са аноде на катоду током пражњења, при чему се ток мења када се батерија пуни. Што се тиче њихове примене, користе се у преносивим електронским уређајима, електричним возилима и системима за складиштење обновљиве енергије због своје високе специфичне енергије, ниске стопе самопражњења, високог радног напона и широког температурног опсега. Али обратите пажњу на безбедносне проблеме до потенцијала топлотног бекства и нестабилности на високим температурама.


л литијум манган оксид

Литијум манган оксид (ЛиМн2О4) је катодни материјал који се обично користи у литијум-јонским батеријама. Технологија за ову врсту батерија је првобитно откривена 1980-их, са првом публикацијом у часопису Материалс Ресеарцх Буллетин 1983. Једна од предности ЛиМн2О4 је да има добру термичку стабилност, што значи да је мања вероватноћа да ће доживети топлотни одлазак, који су такође безбеднији од других типова литијум-јонских батерија. Поред тога, манган је у изобиљу и широко доступан, што га чини одрживијом опцијом у поређењу са катодним материјалима који садрже ограничене ресурсе попут кобалта. Као резултат тога, често се налазе у медицинској опреми и уређајима, електричним алатима, електричним мотоциклима и другим апликацијама. Упркос својим предностима, ЛиМн2О4 је лошија стабилност циклуса у поређењу са ЛиЦоО2, што значи да може захтевати чешћу замену, тако да можда није погодан за системе за дуготрајно складиштење енергије.


л литијум гвожђе фосфат (ЛФП)

Фосфат се користи као катода у литијум-гвожђе-фосфатним батеријама, често познатим као ли-фосфатне батерије. Њихова мала отпорност је побољшала њихову термичку стабилност и сигурност. Такође су познати по издржљивости и дугом животном циклусу, што их чини најисплативијом опцијом за друге типове литијум-јонских батерија. Сходно томе, ове батерије се често користе у електричним бициклима и другим апликацијама које захтевају дуг животни циклус и висок ниво безбедности. Али његови недостаци отежавају брзи развој. Прво, у поређењу са другим типовима литијум-јонских батерија, оне коштају више јер користе ретке и скупе сировине. Поред тога, литијум-гвожђе-фосфатне батерије имају нижи радни напон, што значи да можда нису погодне за неке апликације које захтевају већи напон. Његово дуже време пуњења чини га недостатком у апликацијама које захтевају брзо пуњење.


л литијум никл манган кобалт оксид (НМЦ)

Литијум-никл-манган-кобалт-оксидне батерије, често познате као НМЦ батерије, направљене су од различитих материјала који су универзални у литијум-јонским батеријама. Укључена је катода направљена од мешавине никла, мангана и кобалта. Његова велика густина енергије, добре перформансе бициклизма и дуг животни век учинили су га првим избором у електричним возилима, системима за складиштење у мрежи и другим апликацијама високих перформанси, што је додатно допринело растућој популарности електричних возила и система обновљивих извора енергије. Да би се повећао капацитет, користе се нови електролити и адитиви који омогућавају пуњење до 4,4В по ћелији и више. Постоји тренд ка НМЦ мешавини Ли-јон јер је систем исплатив и пружа добре перформансе. Никл, манган и кобалт су три активна материјала који се лако могу комбиновати да би одговарали широком спектру апликација у аутомобилским и системима за складиштење енергије (ЕЕС) које захтевају честу вожњу бициклом.


 Из чега видимо да породица НМЦ постаје све разноврснија

Међутим, њени нежељени ефекти топлотног бекства, опасности од пожара и забринутости за животну средину могу ометати његов даљи развој.

л Литијум титанат

Литијум титанат, често познат као ли-титанат, је врста батерије која има све већи број употреба. Због своје супериорне нанотехнологије, у стању је да се брзо пуни и празни уз одржавање стабилног напона, што га чини веома погодним за апликације велике снаге као што су електрична возила, комерцијални и индустријски системи за складиштење енергије и складиштење на нивоу мреже. Заједно са својом безбедношћу и поузданошћу, ове батерије се могу користити за војне и ваздухопловне примене, као и за складиштење енергије ветра и сунца и изградњу паметних мрежа. Штавише, према Баттери Спаце-у, ове батерије би могле да се користе у резервним копијама које су критичне за систем напајања. Ипак, литијум-титанатне батерије обично су скупље од традиционалних литијум-јонских батерија због сложеног процеса производње који је потребан за њихову производњу.



5. Трендови развоја литијум-јонских батерија

Глобални раст инсталација обновљивих извора енергије повећао је повремену производњу енергије, стварајући неуравнотежену мрежу. Ово је довело до потражње за батеријама.док фокус на нулту емисију угљеника и потреба да се одмакне од фосилних горива, наиме угља, за производњу енергије подстичу више влада да подстакну соларне и ветроелектране. Ове инсталације су погодне за системе за складиштење батерија који складиште вишак произведене енергије. Стога, владини подстицаји за подстицање инсталација литијум-јонских батерија такође покрећу развој литијум-јонских батерија. На пример, предвиђа се да ће глобална величина тржишта НМЦ литијум-јонских батерија порасти са милиона УСД у 2022. на милион УСД у 2029. години; Очекује се да ће расти на ЦАГР од % од 2023. до 2029. године.  Предвиђа се да ће све веће потребе апликација које захтевају велика оптерећења учинити литијум-јонске батерије од 3000-10000 најбрже растућим сегментом током периода предвиђања (2022-2030).



6. Инвестициона анализа литијум-јонских батерија

Предвиђено је да ће индустрија тржишта литијум-јонских батерија порасти са 51,16 милијарди УСД у 2022. на 118,15 милијарди УСД до 2030. године, показујући комбиновану годишњу стопу раста од 4,72% током предвиђеног периода (2022-2030), што зависи од неколико фактора.

 

 

л Анализа крајњег корисника

Инсталације у комуналном сектору су кључни покретачи система за складиштење енергије батерија (БЕСС). Очекује се да ће овај сегмент порасти са 2,25 милијарди долара у 2021. на 5,99 милијарди долара у 2030. уз ЦАГР од 11,5%. Ли-јонске батерије показују виши ЦАГР од 34,4% због ниске основе раста. Сегменти стамбеног и комерцијалног складиштења енергије су друге области са великим тржишним потенцијалом од 5,51 милијарди долара у 2030. години, са 1,68 милијарди долара у 2021. Индустријски сектор наставља свој марш ка нултим емисијама угљеника, са компанијама које обећавају нулту нето емисију у наредне две деценије. Компаније за телекомуникације и центре података су на челу смањења емисије угљеника са повећаним фокусом на обновљиве изворе енергије. Све то ће допринети брзом развоју литијум-јонске батерије док компаније проналазе начине да обезбеде поуздану резервну копију и балансирање мреже.


л Анализа типа производа

Због високе цене кобалта, батерија без кобалта је један од трендова развоја литијум-јонских батерија. Високонапонски ЛиНи0.5Мн1.5О4 (ЛНМО) са високом теоретском густином енергије је један од најперспективнијих катодних материјала без Цо-фрее. Даље, експериментални резултати су доказали да су перформансе циклуса и Ц-рате ЛНМО батерије побољшане коришћењем получврстог електролита. Ово се може предложити да је ањонски ЦОФ способан да снажно апсорбује Мн3+/Мн2+ и Ни2+ кроз Кулонову интеракцију, ограничавајући њихову деструктивну миграцију ка аноди. Стога ће овај рад бити од користи за комерцијализацију ЛНМО катодног материјала.


л Регионална анализа

Азијско-пацифички регион биће највеће тржиште стационарних литијум-јонских батерија до 2030. године, вођено комуналним предузећима и индустријама. Престићи ће Северну Америку и Европу са тржиштем од 7,07 милијарди долара 2030. године, што ће порасти са 1,24 милијарде долара у 2021. уз ЦАГР од 21,3%. Северна Америка и Европа биће следећа највећа тржишта због својих циљева да декарбонизирају своје економије и мрежу у наредне две деценије. ЛАТАМ ће имати највећу стопу раста на ЦАГР од 21,4% због своје мање величине и ниске базе.

 

7. Ствари које треба узети у обзир за висококвалитетне литијум-јонске батерије

Приликом куповине оптичког соларног претварача, не само да се мора узети у обзир цена и квалитет, већ треба имати на уму и друге факторе.


л Густина енергије

Густина енергије је количина енергије ускладиштене по јединици запремине. Већа густина енергије са мањом тежином и величином је већа између циклуса пуњења.


л  Сигурност

Безбедност је још један критичан аспект литијум-јонских батерија од експлозија и пожара који могу настати током пуњења или пражњења, тако да је неопходно изабрати батерије са побољшаним сигурносним механизмима, као што су сензори температуре и инхибиторне супстанце.


л Тип

Један од најновијих трендова у индустрији литијум-јонских батерија је развој чврстих батерија, које нуде низ предности као што су већа густина енергије и дужи животни циклус. На пример, употреба чврстих батерија у електричним аутомобилима значајно ће повећати њихов домет и безбедност.


л Стопа пуњења

Брзина пуњења зависи од тога колико брзо се батерија безбедно пуни. Понекад је потребно много времена да се батерија напуни пре него што се може користити.


л Животни век

 Ниједна батерија не ради цео живот, али има рок трајања. Проверите датум истека пре куповине. Литијум-јонске батерије имају дужи век трајања због своје хемије, али свака батерија се разликује једна од друге у зависности од типа, спецификација и начина на који су направљене. Висококвалитетне батерије ће трајати дуже јер су изнутра направљене од финих материјала.

 

 

 

 

 


Основне информације
  • Година оснивања
    --
  • Пословни Тип
    --
  • Земља / регион
    --
  • Главна индустрија
    --
  • Главни производи
    --
  • Правно лице предузећа
    --
  • Укупни запослени
    --
  • Годишња вредност излазне вредности
    --
  • Извозно тржиште
    --
  • Сараднички купци
    --
Chat with Us

Пошаљите свој упит

Изаберите други језик
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Тренутни језик:Српски