Kiến thức
thực tế ảo

Pin Lithium Ion là gì

Có thể 06, 2023

1. Pin Lithium Ion là gì?

Pin là một nguồn năng lượng điện bao gồm một hoặc nhiều tế bào điện hóa với các kết nối bên ngoài để cấp nguồn cho các thiết bị điện. Pin lithium-ion hoặc Li-ion là một loại pin sạc sử dụng quá trình khử có thể đảo ngược của các ion lithium để lưu trữ năng lượng và nổi tiếng với mật độ năng lượng cao.




2. Cấu trúc của Pin Lithium Ion

Nói chung, hầu hết các Pin Li-ion thương mại đều sử dụng các hợp chất xen kẽ làm vật liệu hoạt động. Chúng thường bao gồm một số lớp vật liệu được sắp xếp theo một thứ tự cụ thể để tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình điện hóa cho phép pin lưu trữ và giải phóng năng lượng--cực dương, cực âm, chất điện phân, chất phân tách và bộ thu dòng điện.


cực dương là gì?

Là một thành phần của pin, cực dương đóng vai trò quan trọng đối với dung lượng, hiệu suất và độ bền của pin. Khi sạc, cực dương than chì chịu trách nhiệm tiếp nhận và lưu trữ các ion lithium. Khi pin được xả hết, các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm để tạo ra dòng điện. Nói chung, cực dương được sử dụng thương mại phổ biến nhất là than chì, ở trạng thái LiC6 được tráng men hoàn toàn tương ứng với công suất tối đa là 1339 C/g (372 mAh/g). Nhưng với sự phát triển của công nghệ, các vật liệu mới như silicon đã được nghiên cứu để cải thiện mật độ năng lượng cho pin lithium-ion.


cực âm là gì?

Cathode hoạt động để nhận và giải phóng các ion lithium tích điện dương trong các chu kỳ hiện tại. Nó thường bao gồm một cấu trúc phân lớp của oxit phân lớp (như oxit liti coban), polyanion (như liti sắt photphat) hoặc spinel (như oxit mangan liti) được phủ trên bộ thu điện tích (thường làm bằng nhôm). 


Chất điện phân là gì?

Là một muối lithium trong dung môi hữu cơ, chất điện phân đóng vai trò là môi trường để các ion lithium di chuyển giữa cực dương và cực âm trong quá trình sạc và xả.

Dấu phân cách là gì?


Là một màng mỏng hoặc lớp vật liệu không dẫn điện, chất phân tách hoạt động để ngăn cực dương (điện cực âm) và cực âm (điện cực dương) khỏi bị đoản mạch, vì lớp này thấm được các ion lithium chứ không thấm được các điện tử. Nó cũng có thể đảm bảo dòng ion ổn định giữa các điện cực trong quá trình sạc và xả. Do đó, pin có thể duy trì điện áp ổn định và giảm nguy cơ quá nhiệt, cháy hoặc nổ.

Bộ sưu tập hiện tại là gì?


Bộ thu dòng điện được thiết kế để thu dòng điện do các điện cực của pin tạo ra và vận chuyển nó ra mạch bên ngoài, điều này rất quan trọng để đảm bảo hiệu suất tối ưu và tuổi thọ của pin. Và thông thường nó thường được làm từ một tấm nhôm hoặc đồng mỏng.



3. Lịch sử phát triển của pin Lithium Ion

Nghiên cứu về pin sạc Li-ion có từ những năm 1960, một trong những ví dụ sớm nhất là pin CuF2/Li do NASA phát triển vào năm 1965. Và cuộc khủng hoảng dầu mỏ xảy ra trên thế giới vào những năm 1970, các nhà nghiên cứu đã chuyển sự chú ý của họ sang các nguồn năng lượng thay thế, do đó, bước đột phá tạo ra dạng pin Li-ion hiện đại sớm nhất đã được tạo ra nhờ trọng lượng nhẹ và mật độ năng lượng cao của pin lithium ion. Đồng thời, Stanley Whittingham của Exxon phát hiện ra rằng các ion lithium có thể được đưa vào các vật liệu như TiS2 để tạo ra pin sạc. 


Vì vậy, ông đã cố gắng thương mại hóa loại pin này nhưng không thành công do chi phí cao và sự hiện diện của lithium kim loại trong các tế bào. Năm 1980, vật liệu mới được phát hiện có điện áp cao hơn và ổn định hơn nhiều trong không khí, sau này được sử dụng trong pin Li-ion thương mại đầu tiên, mặc dù bản thân nó không giải quyết được vấn đề dễ cháy dai dẳng. cùng năm đó, Rachid Yazami đã phát minh ra điện cực than chì lithium (cực dương). Và sau đó vào năm 1991, pin lithium-ion có thể sạc lại đầu tiên trên thế giới bắt đầu được tung ra thị trường. Vào những năm 2000, nhu cầu về pin lithium-ion tăng lên khi các thiết bị điện tử di động trở nên phổ biến, điều này thúc đẩy pin lithium ion trở nên an toàn và bền hơn. Xe điện được giới thiệu vào những năm 2010, tạo ra một thị trường mới cho pin lithium-ion. 


Sự phát triển của các quy trình và vật liệu sản xuất mới, chẳng hạn như cực dương silicon và chất điện phân thể rắn, tiếp tục cải thiện hiệu suất và độ an toàn của pin lithium-ion. Ngày nay, pin lithium-ion đã trở nên thiết yếu trong cuộc sống hàng ngày của chúng ta, vì vậy việc nghiên cứu và phát triển các vật liệu và công nghệ mới đang được tiến hành để cải thiện hiệu suất, hiệu quả và độ an toàn của các loại pin này.



4.Các Loại Pin Lithium Ion

Pin lithium-ion có nhiều hình dạng và kích cỡ khác nhau và không phải tất cả chúng đều được sản xuất như nhau. Thông thường có năm loại pin lithium-ion.

l Liti Coban Oxit

Pin lithium coban oxit được sản xuất từ ​​lithium cacbonat và coban và còn được gọi là pin coban lithium coban hoặc lithium-ion. Chúng có cực âm oxit coban và cực dương carbon than chì, đồng thời các ion lithium di chuyển từ cực dương sang cực âm trong quá trình phóng điện, với dòng chảy ngược lại khi sạc pin. Đối với ứng dụng của nó, chúng được sử dụng trong các thiết bị điện tử cầm tay, xe điện và hệ thống lưu trữ năng lượng tái tạo vì năng lượng riêng cao, tỷ lệ tự xả thấp, điện áp hoạt động cao và phạm vi nhiệt độ rộng. Tuy nhiên, hãy chú ý đến các vấn đề an toàn liên quan đến khả năng thoát nhiệt và mất ổn định ở nhiệt độ cao.


l Liti Mangan Oxit

Liti Mangan Oxit (LiMn2O4) là một vật liệu cực âm thường được sử dụng trong pin lithium-ion. Công nghệ cho loại pin này lần đầu tiên được phát hiện vào những năm 1980, với ấn phẩm đầu tiên trên Bản tin Nghiên cứu Vật liệu vào năm 1983. Một trong những ưu điểm của LiMn2O4 là nó có tính ổn định nhiệt tốt, nghĩa là nó ít có khả năng bị thoát nhiệt, đồng thời cũng an toàn hơn so với các loại pin lithium-ion khác. Ngoài ra, mangan rất dồi dào và phổ biến rộng rãi, điều này làm cho nó trở thành một lựa chọn bền vững hơn so với các vật liệu catốt chứa nguồn tài nguyên hạn chế như coban. Do đó, chúng thường được tìm thấy trong các thiết bị và dụng cụ y tế, dụng cụ điện, xe máy điện và các ứng dụng khác. Bất chấp những ưu điểm của nó, LiMn2O4 có độ ổn định chu kỳ kém hơn so với LiCoO2, điều đó có nghĩa là nó có thể cần thay thế thường xuyên hơn, do đó, nó có thể không phù hợp cho các hệ thống lưu trữ năng lượng dài hạn.


l Lithium Sắt Phosphate (LFP)

Phốt phát được sử dụng làm cực âm trong pin lithium sắt phốt phát, thường được gọi là pin li-photphat. Sức đề kháng thấp của họ đã cải thiện sự ổn định nhiệt và an toàn của họ. Chúng cũng nổi tiếng về độ bền và vòng đời dài, khiến chúng trở thành lựa chọn tiết kiệm chi phí nhất so với các loại pin lithium-ion khác. Do đó, những loại pin này thường được sử dụng trong xe đạp điện và các ứng dụng khác đòi hỏi vòng đời dài và mức độ an toàn cao. Nhưng nhược điểm của nó làm cho nó khó phát triển nhanh chóng. Thứ nhất, so với các loại pin lithium-ion khác, chúng có giá cao hơn do sử dụng nguyên liệu hiếm và đắt tiền. Ngoài ra, pin lithium iron phosphate có điện áp hoạt động thấp hơn, có nghĩa là chúng có thể không phù hợp với một số ứng dụng yêu cầu điện áp cao hơn. Thời gian sạc lâu hơn khiến nó gặp bất lợi trong các ứng dụng yêu cầu sạc nhanh.


l Liti Niken Mangan Coban Oxit (NMC)

Pin Lithium Nickel mangan Cobalt Oxide, thường được gọi là pin NMC, được chế tạo từ nhiều loại vật liệu phổ biến trong pin lithium-ion. Một cực âm được làm bằng hỗn hợp niken, mangan và coban được bao gồm. Mật độ năng lượng cao, hiệu suất đạp xe tốt và tuổi thọ dài đã khiến nó trở thành lựa chọn hàng đầu trong xe điện, hệ thống lưu trữ lưới điện và các ứng dụng hiệu suất cao khác, điều này đã góp phần vào sự phổ biến ngày càng tăng của xe điện và hệ thống năng lượng tái tạo. Để tăng dung lượng, các chất điện phân và chất phụ gia mới được sử dụng để cho phép nó sạc tới 4,4V/cell và cao hơn. Có một xu hướng đối với Li-ion pha trộn NMC vì hệ thống này tiết kiệm chi phí và mang lại hiệu suất tốt. Niken, mangan và coban là ba vật liệu hoạt tính có thể dễ dàng kết hợp để phù hợp với nhiều ứng dụng hệ thống lưu trữ năng lượng và ô tô (EES) đòi hỏi chu kỳ thường xuyên.


 Từ đó chúng ta có thể thấy gia đình NMC ngày càng đa dạng hơn

Tuy nhiên, các tác dụng phụ của nó như thoát nhiệt, nguy cơ hỏa hoạn và các vấn đề về môi trường có thể cản trở sự phát triển hơn nữa của nó.

l Liti Titanat

Lithium titanate, thường được gọi là li-titanate, là một loại pin có số lượng sử dụng ngày càng tăng. Nhờ công nghệ nano vượt trội, nó có thể sạc và xả nhanh chóng trong khi vẫn duy trì điện áp ổn định, giúp nó rất phù hợp cho các ứng dụng năng lượng cao như xe điện, hệ thống lưu trữ năng lượng thương mại và công nghiệp cũng như lưu trữ ở mức lưới điện. Cùng với độ an toàn và độ tin cậy, những loại pin này có thể được sử dụng cho các ứng dụng quân sự và hàng không vũ trụ, cũng như lưu trữ năng lượng gió và mặt trời và xây dựng lưới điện thông minh. Hơn nữa, theo Battery Space, những loại pin này có thể được sử dụng trong các bản sao lưu quan trọng của hệ thống điện. Tuy nhiên, pin lithium titanate có xu hướng đắt hơn pin lithium-ion truyền thống do quy trình chế tạo phức tạp cần thiết để sản xuất chúng.



5.Xu hướng phát triển của Pin Lithium Ion

Sự phát triển toàn cầu của việc lắp đặt năng lượng tái tạo đã làm tăng sản xuất năng lượng không liên tục, tạo ra một lưới điện không cân bằng. Điều này đã dẫn đến nhu cầu về pin. Trong khi việc tập trung vào việc giảm lượng khí thải carbon và nhu cầu loại bỏ nhiên liệu hóa thạch, cụ thể là than đá, để sản xuất điện, đã thúc đẩy nhiều chính phủ khuyến khích lắp đặt năng lượng mặt trời và năng lượng gió. Những cài đặt này tự cho mình là hệ thống lưu trữ pin lưu trữ năng lượng dư thừa được tạo ra. Do đó, các ưu đãi của chính phủ nhằm khuyến khích lắp đặt pin Li-ion cũng thúc đẩy sự phát triển của pin lithium ion. Ví dụ: quy mô thị trường Pin Lithium-Ion NMC toàn cầu dự kiến ​​sẽ tăng từ triệu đô la Mỹ vào năm 2022 lên triệu đô la Mỹ vào năm 2029; dự kiến ​​sẽ tăng trưởng với tốc độ CAGR là % từ năm 2023 đến năm 2029.  Và nhu cầu ngày càng tăng của các ứng dụng đòi hỏi tải nặng được dự đoán sẽ khiến pin lithium ion 3000-10000 trở thành phân khúc phát triển nhanh nhất trong giai đoạn dự báo (2022-2030).



6. Phân tích đầu tư Pin Lithium Ion

Ngành công nghiệp thị trường pin lithium ion được dự đoán sẽ tăng từ 51,16 tỷ USD vào năm 2022 lên 118,15 tỷ USD vào năm 2030, cho thấy tốc độ tăng trưởng kép hàng năm là 4,72% trong giai đoạn dự báo (2022-2030), điều này phụ thuộc vào một số yếu tố.

 

 

l Phân tích người dùng cuối

Việc lắp đặt khu vực tiện ích là trình điều khiển chính cho hệ thống lưu trữ năng lượng pin (BESS). Phân khúc này dự kiến ​​sẽ tăng từ 2,25 tỷ USD vào năm 2021 lên 5,99 tỷ USD vào năm 2030 với tốc độ CAGR là 11,5%. Pin Li-ion cho thấy CAGR cao hơn 34,4% do cơ sở tăng trưởng thấp. Các phân khúc lưu trữ năng lượng dân dụng và thương mại là những lĩnh vực khác có tiềm năng thị trường lớn là 5,51 tỷ đô la vào năm 2030, từ 1,68 tỷ đô la vào năm 2021. Lĩnh vực công nghiệp tiếp tục hướng tới việc không phát thải carbon, với các công ty đưa ra cam kết bằng không trong hai thập kỷ tới. Các công ty viễn thông và trung tâm dữ liệu đi đầu trong việc giảm lượng khí thải carbon với sự tập trung gia tăng vào các nguồn năng lượng tái tạo. Tất cả những điều đó sẽ thúc đẩy sự phát triển nhanh chóng của pin lithium ion khi các công ty tìm cách đảm bảo sao lưu đáng tin cậy và cân bằng lưới điện.


l Phân tích loại sản phẩm

Do giá coban cao nên pin không chứa coban là một trong những xu hướng phát triển của pin lithium-ion. Điện áp cao LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) với mật độ năng lượng lý thuyết cao là một trong những vật liệu catốt không chứa Co hứa hẹn nhất trong tương lai. Hơn nữa, kết quả thử nghiệm đã chứng minh rằng hiệu suất chu kỳ và tốc độ C của pin LNMO được cải thiện bằng cách sử dụng chất điện phân bán rắn. Điều này có thể đề xuất rằng COF anion có khả năng hấp thụ mạnh Mn3+/Mn2+ và Ni2+ thông qua tương tác Coulomb, hạn chế sự di chuyển phá hoại của chúng đến cực dương. Do đó, công việc này sẽ có lợi cho việc thương mại hóa vật liệu catốt LNMO.


l Phân tích khu vực

Châu Á-Thái Bình Dương sẽ là thị trường pin lithium-ion cố định lớn nhất vào năm 2030, được thúc đẩy bởi các ngành công nghiệp và tiện ích. Nó sẽ vượt qua Bắc Mỹ và Châu Âu với thị trường 7,07 tỷ USD vào năm 2030, tăng từ 1,24 tỷ USD vào năm 2021 với tốc độ CAGR là 21,3%. Bắc Mỹ và Châu Âu sẽ là những thị trường lớn tiếp theo do mục tiêu khử cacbon cho nền kinh tế và lưới điện của họ trong hai thập kỷ tới. LATAM sẽ có tốc độ tăng trưởng cao nhất với tốc độ CAGR là 21,4% do quy mô nhỏ hơn và cơ sở thấp.

 

7. Những điều cần xem xét đối với pin Lithium Ion chất lượng cao

Khi mua một biến tần năng lượng mặt trời quang, không chỉ phải xem xét giá cả và chất lượng, các yếu tố khác cũng cần được lưu ý.


l Mật độ năng lượng

Mật độ năng lượng là lượng năng lượng được lưu trữ trên một đơn vị thể tích. Mật độ năng lượng cao hơn với trọng lượng ít hơn và kích thước rộng rãi hơn giữa các chu kỳ sạc.


tôi  Sự an toàn

An toàn là một khía cạnh quan trọng khác của pin lithium-ion vì các vụ nổ và hỏa hoạn có thể xảy ra trong khi sạc hoặc xả, vì vậy cần phải chọn pin có cơ chế an toàn được cải thiện, chẳng hạn như cảm biến nhiệt độ và các chất ức chế.


l Loại

Một trong những xu hướng mới nhất trong ngành công nghiệp pin lithium-ion là phát triển pin thể rắn, mang lại nhiều lợi ích như mật độ năng lượng cao hơn và vòng đời dài hơn. Ví dụ, việc sử dụng pin thể rắn trong ô tô điện sẽ tăng đáng kể khả năng hoạt động và độ an toàn của chúng.


l Tốc độ sạc

Tốc độ sạc phụ thuộc vào tốc độ sạc pin an toàn. Đôi khi pin mất nhiều thời gian để sạc trước khi có thể sử dụng.


lTuổi thọ

 Không có cục pin nào chạy cả đời mà có hạn sử dụng. Kiểm tra hạn sử dụng trước khi mua hàng. Pin lithium ion vốn có tuổi thọ cao hơn do tính chất hóa học của nó nhưng mỗi loại pin khác nhau tùy thuộc vào loại, thông số kỹ thuật và cách chúng được sản xuất. Pin chất lượng cao sẽ tồn tại lâu hơn vì chúng được làm bằng vật liệu tốt bên trong.

 

 

 

 

 


Thông tin cơ bản
  • năm thành lập
    --
  • Loại hình kinh doanh
    --
  • Quốc gia / Vùng
    --
  • Công nghiệp chính
    --
  • sản phẩm chính
    --
  • Người hợp pháp doanh nghiệp
    --
  • Tổng số nhân viên
    --
  • Giá trị đầu ra hàng năm
    --
  • Thị trường xuất khẩu
    --
  • Khách hàng hợp tác
    --
Chat with Us

Gửi yêu cầu của bạn

Chọn một ngôn ngữ khác
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
Ngôn ngữ hiện tại:Tiếng Việt