Kini Awọn Batiri Litiumu Ion

1 Kini Awọn Batiri Lithium ion?

Batiri jẹ orisun agbara ina ti o ni ọkan tabi diẹ ẹ sii awọn sẹẹli elekitirokemika pẹlu awọn asopọ ita fun ṣiṣe awọn ẹrọ itanna Batiri litiumu-ion tabi batiri Li-ion jẹ iru batiri ti o le gba agbara eyiti o nlo idinku iyipada ti awọn ions litiumu lati tọju agbara ati pe o jẹ olokiki iwuwo agbara giga wọn.

2 Ilana ti Awọn Batiri Litiumu Ion

Ni gbogbogbo ọpọlọpọ awọn Batiri Li-ion ti iṣowo lo awọn agbo ogun intercalation bi awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ. Nigbagbogbo wọn ni awọn fẹlẹfẹlẹ pupọ ti awọn ohun elo ti o ṣeto ni aṣẹ kan lati dẹrọ ilana elekitirokemika ti o jẹ ki batiri naa le fipamọ ati tu agbara silẹ - anode, cathode, elekitiroti, oluyapa ati olugba lọwọlọwọ.

Kini anode?

Gẹgẹbi paati batiri, anode ṣe ipa pataki ninu agbara, iṣẹ, ati agbara batiri naa. Nigbati o ba ngba agbara, anode graphite jẹ iduro fun gbigba ati titoju awọn ions lithium. Nigbati batiri ba ti jade, awọn ions litiumu gbe lati anode si cathode ki a ṣẹda lọwọlọwọ ina. Ni gbogbogbo, anode ti o wọpọ julọ lopo jẹ graphite, eyiti o wa ni ipo lithated ni kikun ti LiC6 ni ibamu si agbara ti o pọju ti 1339 C/g (372 mAh/g) Ṣugbọn pẹlu idagbasoke awọn imọ-ẹrọ, awọn ohun elo tuntun bii ohun alumọni ti ṣe iwadii lati mu ilọsiwaju awọn iwuwo agbara fun awọn batiri lithium-ion.

Kini cathode?

Cathode n ṣiṣẹ lati gba ati tusilẹ awọn ions lithium ti o ni agbara-daadaa lakoko awọn iyipo lọwọlọwọ. O maa n ni ilana ti o fẹlẹfẹlẹ ti ohun elo afẹfẹ ti o fẹlẹfẹlẹ (gẹgẹbi lithium cobalt oxide), polyanion (gẹgẹbi lithium iron fosifeti) tabi ọpa ẹhin (gẹgẹbi lithium manganese oxide) ti a bo lori gbigba agbara (nigbagbogbo ṣe ti aluminiomu) 

Kini electrolyte?

Gẹgẹbi iyo lithium ninu ohun elo Organic, elekitiroti n ṣiṣẹ bi alabọde fun awọn ions lithium lati gbe laarin anode ati cathode lakoko gbigba agbara ati gbigba agbara.

Kini oluyapa?

Gẹgẹbi awọ ara tinrin tabi Layer ti ohun elo ti ko ni ipa, oluyapa n ṣiṣẹ lati ṣe idiwọ anode (elekiturodu odi) ati cathode (elekiturodu rere) lati kuru, nitori pe Layer yii jẹ permeable si awọn ions litiumu ṣugbọn kii ṣe si awọn elekitironi. O tun le rii daju ṣiṣan duro ti awọn ions laarin awọn amọna nigba gbigba agbara ati gbigba agbara. Nitorinaa, batiri naa le ṣetọju foliteji iduroṣinṣin ati dinku eewu ti igbona, ijona tabi bugbamu.

Kini olugba lọwọlọwọ?

Apẹrẹ lọwọlọwọ jẹ apẹrẹ lati gba lọwọlọwọ ti iṣelọpọ nipasẹ awọn amọna batiri ati gbe lọ si Circuit ita, eyiti o ṣe pataki lati rii daju iṣẹ ṣiṣe to dara julọ ati gigun batiri naa. Ati nigbagbogbo o jẹ deede lati inu dì tinrin ti aluminiomu tabi bàbà.

3 Itan Idagbasoke ti Awọn Batiri Litiumu Ion

Iwadi lori awọn batiri Li-ion ti o gba agbara si awọn ọdun 1960, ọkan ninu awọn apẹẹrẹ akọkọ jẹ batiri CuF2/Li ti o dagbasoke nipasẹ NASA ni 1965 Ati idaamu epo kọlu agbaye ni awọn ọdun 1970, awọn oniwadi yi akiyesi wọn si awọn orisun agbara miiran, nitorinaa aṣeyọri ti o ṣe agbekalẹ fọọmu akọkọ ti batiri Li-ion ode oni ni a ṣe nitori iwuwo ina ati iwuwo agbara giga ti awọn batiri ion lithium. Ni akoko kanna, Stanley Whittingham ti Exxon ṣe awari pe awọn ions lithium le fi sii sinu awọn ohun elo bii TiS2 lati ṣẹda batiri gbigba agbara. 

Nitorina o gbiyanju lati ṣowo batiri yii ṣugbọn o kuna nitori idiyele giga ati wiwa lithium ti fadaka ninu awọn sẹẹli naa. Ni 1980 titun ohun elo ti a ri lati pese kan ti o ga foliteji ati ki o wà Elo diẹ idurosinsin ni air, eyi ti yoo nigbamii ṣee lo ni akọkọ ti owo batiri Li-ion, biotilejepe o ko, lori awọn oniwe-ara, yanju awọn jubẹẹlo oro ti flammability. Ni odun kanna, Rachid Yazami ti a se ni lithium graphite elekiturodu (anode). Ati lẹhinna ni ọdun 1991, awọn batiri lithium-ion gbigba agbara akọkọ ni agbaye bẹrẹ lati wọ ọja naa. Ni awọn ọdun 2000, ibeere fun awọn batiri lithium-ion pọ si bi awọn ẹrọ itanna to ṣee gbe di olokiki, eyiti o mu ki awọn batiri ion litiumu jẹ ailewu ati ti o tọ diẹ sii. Awọn ọkọ ina mọnamọna ni a ṣe ni awọn ọdun 2010, eyiti o ṣẹda ọja tuntun fun awọn batiri lithium-ion 

Idagbasoke ti awọn ilana iṣelọpọ titun ati awọn ohun elo, gẹgẹbi awọn anodes silikoni ati awọn elekitiroti-ipinle ti o lagbara, tẹsiwaju lati ni ilọsiwaju iṣẹ ati ailewu ti awọn batiri lithium-ion. Ni ode oni, awọn batiri lithium-ion ti di pataki ni awọn igbesi aye ojoojumọ wa, nitorinaa iwadii ati idagbasoke awọn ohun elo tuntun ati imọ-ẹrọ n tẹsiwaju lati mu iṣẹ ṣiṣe, ṣiṣe, ati ailewu ti awọn batiri wọnyi dara.

4.Awọn oriṣi ti Litiumu Ion Batiri

Awọn batiri litiumu-ion wa ni ọpọlọpọ awọn nitobi ati titobi, ati pe kii ṣe gbogbo wọn ni o dọgba. Ni deede awọn iru marun ti awọn batiri litiumu-ion wa.

l Litiumu koluboti Oxide

Awọn batiri ohun elo afẹfẹ lithium kobalt jẹ iṣelọpọ lati kaboneti litiumu ati koluboti ati pe a tun mọ ni litiumu cobaltate tabi awọn batiri cobalt lithium-ion Wọn ni cathode oxide cobalt ati anode carbon graphite, ati awọn ions lithium ṣe ṣilọ lati anode si cathode lakoko itusilẹ, pẹlu sisan pada nigbati batiri ba gba agbara. Bi fun ohun elo rẹ, a lo wọn ni awọn ẹrọ itanna to ṣee gbe, awọn ọkọ ina mọnamọna, ati awọn ọna ipamọ agbara isọdọtun nitori agbara giga wọn pato, oṣuwọn ifasilẹ ti ara ẹni kekere, iṣẹ ṣiṣe giga ati iwọn otutu jakejado.Ṣugbọn ṣe akiyesi awọn ifiyesi aabo ti o ni ibatan. si agbara fun igbona runaway ati aisedeede ni awọn iwọn otutu giga.

l Litiumu Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) jẹ ohun elo cathode ti o wọpọ ni awọn batiri lithium-ion. Imọ-ẹrọ fun iru batiri yii ni a ṣe awari lakoko ni awọn ọdun 1980, pẹlu atẹjade akọkọ ninu Iwe itẹjade Iwadi Ohun elo ni 1983. Ọkan ninu awọn anfani ti LiMn2O4 ni pe o ni iduroṣinṣin igbona to dara, afipamo pe ko ṣee ṣe lati ni iriri runaway gbona, eyiti o tun jẹ ailewu ju awọn iru batiri lithium-ion miiran lọ. Ni afikun, manganese lọpọlọpọ ati pe o wa ni ibigbogbo, eyiti o jẹ ki o jẹ aṣayan alagbero diẹ sii ni akawe si awọn ohun elo cathode ti o ni awọn orisun to lopin bi koluboti. Bi abajade, wọn nigbagbogbo rii ni awọn ohun elo iṣoogun ati awọn ẹrọ, awọn irinṣẹ agbara, awọn alupupu ina, ati awọn ohun elo miiran. Laibikita awọn anfani rẹ, iduroṣinṣin gigun kẹkẹ LiMn2O4 talaka ni akawe si LiCoO2, eyiti o tumọ si pe o le nilo rirọpo loorekoore, nitorinaa o le ma dara fun awọn eto ipamọ agbara igba pipẹ.

Fosfate Iron Lithium (LFP)

Phosphate jẹ lilo bi cathode ninu awọn batiri fosifeti iron litiumu, ti a mọ nigbagbogbo bi awọn batiri li-phosphate. Iyatọ kekere wọn ti mu iduroṣinṣin gbona wọn dara ati ailewu Wọn tun jẹ olokiki fun agbara ati igbesi aye gigun, eyiti o jẹ ki wọn jẹ aṣayan ti o munadoko julọ si awọn iru awọn batiri litiumu-ion miiran. Nitoribẹẹ, awọn batiri wọnyi ni a lo nigbagbogbo ninu awọn keke ina ati awọn ohun elo miiran ti o nilo igbesi aye gigun ati awọn ipele aabo giga. Ṣugbọn awọn aila-nfani rẹ jẹ ki o ṣoro lati dagbasoke ni iyara. Ni akọkọ, ni akawe si awọn iru awọn batiri litiumu-ion miiran, wọn jẹ diẹ sii nitori wọn lo awọn ohun elo aise ti o ṣọwọn ati gbowolori. Ni afikun, awọn batiri fosifeti litiumu iron ni foliteji iṣẹ kekere, eyiti o tumọ si pe wọn le ma dara fun diẹ ninu awọn ohun elo ti o nilo foliteji ti o ga julọ. Akoko gbigba agbara gigun rẹ jẹ ki o jẹ alailanfani ninu awọn ohun elo ti o nilo gbigba agbara ni iyara.

l Litiumu nickel Manganese koluboti Oxide (NMC)

Awọn batiri litiumu nickel manganese Cobalt Oxide, ti a mọ nigbagbogbo bi awọn batiri NMC, jẹ itumọ ti ọpọlọpọ awọn ohun elo ti o jẹ gbogbo agbaye ni awọn batiri lithium-ion. Cathode ti a ṣe pẹlu apapọ nickel, manganese, ati koluboti wa ninu Iwọn agbara giga rẹ, iṣẹ ṣiṣe gigun kẹkẹ ti o dara, ati igbesi aye gigun ti jẹ ki o jẹ yiyan akọkọ ninu awọn ọkọ ina mọnamọna, awọn eto ibi ipamọ grid, ati awọn ohun elo iṣẹ ṣiṣe giga miiran, eyiti o ti ṣe alabapin si idagbasoke olokiki ti awọn ọkọ ina mọnamọna ati awọn eto agbara isọdọtun. Lati mu agbara pọ si, awọn elekitiroti titun ati awọn afikun ni a lo lati jẹ ki o gba agbara si 4.4V/cell ati ti o ga julọ. Aṣa kan wa si NMC-parapo Li-ion niwon eto naa jẹ idiyele-doko ati pese iṣẹ ṣiṣe to dara. Nickel, manganese, ati koluboti jẹ awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ mẹta ti o le ni irọrun ni idapo lati ba ọpọlọpọ awọn ẹrọ ayọkẹlẹ ati awọn ọna ipamọ agbara (EES) ti o nilo gigun kẹkẹ loorekoore.

 Lati eyiti a le rii pe idile NMC n di pupọ sii

Bibẹẹkọ, awọn ipa ẹgbẹ rẹ ti salọ igbona, awọn eewu ina ati awọn ifiyesi ayika le ṣe idiwọ idagbasoke rẹ siwaju sii.

l Litiumu Titanate

Lithium titanate, ti a mọ nigbagbogbo bi li-titanate, jẹ iru batiri ti o ni nọmba ti n dagba sii ti awọn lilo. Nitori imọ-ẹrọ nanotechnology ti o ga julọ, o ni anfani lati gba agbara ni iyara ati idasilẹ lakoko ti o n ṣetọju foliteji iduroṣinṣin, eyiti o jẹ ki o baamu daradara fun awọn ohun elo agbara giga gẹgẹbi awọn ọkọ ina, iṣowo ati awọn eto ipamọ agbara ile-iṣẹ, ati ibi ipamọ ipele-grid. Paapọ pẹlu ailewu ati igbẹkẹle rẹ, awọn batiri wọnyi le ṣee lo fun ologun ati awọn ohun elo aerospace, bii titoju afẹfẹ ati agbara oorun ati ṣiṣe awọn grids smart. Pẹlupẹlu, ni ibamu si Aye Batiri, awọn batiri wọnyi le jẹ oojọ ti ni eto eto agbara-awọn afẹyinti to ṣe pataki Bibẹẹkọ, awọn batiri titanate litiumu maa n gbowolori diẹ sii ju awọn batiri litiumu-ion ti aṣa lọ nitori ilana iṣelọpọ eka ti o nilo lati gbejade wọn.

5.The Development lominu ti Litiumu Ion Batiri

Idagbasoke agbaye ti awọn fifi sori ẹrọ agbara isọdọtun ti pọ si iṣelọpọ agbara aarin, ṣiṣẹda akoj aipin. Eyi ti yori si ibeere fun awọn batiri.while idojukọ lori awọn itujade erogba odo ati pe o nilo lati lọ kuro ninu awọn epo fosaili, eyun edu, fun iṣelọpọ agbara ni kiakia awọn ijọba diẹ sii lati ṣe iwuri awọn fifi sori ẹrọ agbara oorun ati afẹfẹ. Awọn fifi sori ẹrọ wọnyi ya ara wọn si awọn eto ibi ipamọ batiri ti o tọju agbara ti o pọju ti ipilẹṣẹ. Nitorinaa, awọn iwuri ijọba lati ṣe iwuri awọn fifi sori ẹrọ batiri Li-ion tun ṣe idagbasoke idagbasoke awọn batiri ion lithium Fun apẹẹrẹ, iwọn ọja NMC Lithium-Ion Batiri agbaye jẹ iṣẹ akanṣe lati dagba lati US$ milionu ni 2022 si US$ milionu ni 2029; O nireti lati dagba ni CAGR ti % lati ọdun 2023 si 2029  Ati pe awọn iwulo ti o pọ si ti awọn ohun elo ti n beere awọn ẹru iwuwo jẹ iṣẹ akanṣe lati ṣe awọn batiri ion litiumu ti 3000-10000 apakan dagba ti o yara ju lakoko akoko asọtẹlẹ (2022-2030).

6 Iṣiro idoko-owo ti Awọn Batiri Litiumu Ion

Ile-iṣẹ ọja awọn batiri litiumu ion jẹ iṣẹ akanṣe lati dagba lati $ 51.16 bilionu ni ọdun 2022 si $ 118.15 bilionu nipasẹ ọdun 2030, ti n ṣafihan iwọn idagba lododun ti 4.72% lakoko akoko asọtẹlẹ (2022-2030), eyiti o da lori awọn ifosiwewe pupọ.

l Ipari Olumulo Analysis

Awọn fifi sori ẹrọ eka IwUlO jẹ awakọ bọtini fun awọn eto ibi ipamọ agbara batiri (BESS). Apa yii ni a nireti lati dagba lati $ 2.25 bilionu ni ọdun 2021 si $ 5.99 bilionu ni ọdun 2030 ni CAGR ti 11.5%.  Awọn batiri Li-ion fihan 34.4% CAGR ti o ga julọ nitori ipilẹ idagbasoke kekere wọn. Ibugbe ati awọn apakan ibi ipamọ agbara iṣowo jẹ awọn agbegbe miiran pẹlu agbara ọja nla ti $ 5.51 bilionu ni ọdun 2030, lati $ 1.68 bilionu ni ọdun 2021. Ẹka ile-iṣẹ tẹsiwaju irin-ajo rẹ si awọn itujade erogba odo, pẹlu awọn ile-iṣẹ ti n ṣe awọn adehun net-odo ni ewadun meji to nbọ. Telecom ati awọn ile-iṣẹ ile-iṣẹ data wa ni iwaju ti idinku awọn itujade erogba pẹlu idojukọ pọ si lori awọn orisun agbara isọdọtun Gbogbo awọn ti eyi ti yoo se igbelaruge dekun idagbasoke ti  awọn batiri ion litiumu bi awọn ile-iṣẹ ṣe wa awọn ọna lati rii daju afẹyinti igbẹkẹle ati iwọntunwọnsi grid.

l Ọja Iru Analysis

Nitori idiyele giga ti koluboti, batiri ti ko ni koluboti jẹ ọkan ninu awọn aṣa idagbasoke ti awọn batiri lithium-ion. LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) ti o ga-giga pẹlu iwuwo agbara imọ-jinlẹ jẹ ọkan ninu awọn ohun elo cathode ti o ni aabo julọ ti o ni ileri ni siwaju. Siwaju sii, awọn abajade esiperimenta fihan pe gigun kẹkẹ ati iṣẹ-oṣuwọn C ti batiri LNMO ti ni ilọsiwaju nipasẹ lilo elekitiroti ologbele. Eyi ni a le dabaa pe anionic COF ni o lagbara lati fa ni agbara Mn3 +/Mn2 + ati Ni2 + nipasẹ ibaraenisepo Coulomb, ni ihamọ ijira iparun wọn si anode. Nitorina, iṣẹ yii yoo jẹ anfani si iṣowo ti ohun elo LNMO cathode.

l Agbegbe Analysis

Asia-Pacific yoo jẹ ọja batiri litiumu-ion iduro ti o tobi julọ nipasẹ 2030, ti a ṣe nipasẹ awọn ohun elo ati awọn ile-iṣẹ. Yoo bori Ariwa Amẹrika ati Yuroopu pẹlu ọja ti $ 7.07 bilionu ni ọdun 2030, dagba lati $ 1.24 bilionu ni ọdun 2021 ni CAGR ti 21.3%. Ariwa Amẹrika ati Yuroopu yoo jẹ awọn ọja ti o tobi julọ ti atẹle nitori awọn ibi-afẹde wọn lati decarbonize awọn ọrọ-aje wọn ati akoj ni ewadun meji to nbọ. LATAM yoo rii oṣuwọn idagbasoke ti o ga julọ ni CAGR ti 21.4% nitori iwọn kekere rẹ ati ipilẹ kekere.

7 Awọn nkan lati ronu fun Awọn batiri Lithium Ion ti o ni agbara to gaju

Nigbati o ba n ra oluyipada oorun opitika, kii ṣe idiyele ati didara nikan ni a gbọdọ gbero, awọn ifosiwewe miiran yẹ ki o tun wa ni lokan.

l Agbara iwuwo

Iwuwo Agbara jẹ iye agbara ti o fipamọ fun iwọn didun ẹyọkan. Iwuwo agbara ti o ga julọ pẹlu iwuwo ti o dinku ati iwọn jẹ gbooro diẹ sii laarin awọn iyipo gbigba agbara.

l  Ààbò

Aabo jẹ abala pataki miiran ti awọn batiri lithium-ion lati awọn bugbamu ati awọn ina ti o le waye lakoko gbigba agbara tabi gbigba agbara, nitorinaa o jẹ dandan lati yan awọn batiri pẹlu awọn ọna aabo ti ilọsiwaju, gẹgẹbi awọn sensọ iwọn otutu ati awọn nkan inhibitory.

l Iru

Ọkan ninu awọn aṣa tuntun ni ile-iṣẹ batiri lithium-ion jẹ idagbasoke ti awọn batiri ipinlẹ to lagbara, eyiti o funni ni ọpọlọpọ awọn anfani bii iwuwo agbara ti o ga ati igbesi aye gigun. Fun apẹẹrẹ, lilo awọn batiri ipinlẹ to lagbara ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina mọnamọna yoo ṣe alekun agbara ibiti wọn ati ailewu ni pataki.

l Oṣuwọn gbigba agbara

Oṣuwọn gbigba agbara gbarale bi o ṣe yara gba agbara batiri ni aabo. Nigba miiran batiri gba akoko pipẹ lati gba agbara ṣaaju ki wọn to ṣee lo.

l Igba aye

 Ko si batiri nṣiṣẹ fun gbogbo igbesi aye ṣugbọn o ni ọjọ ipari. Ṣayẹwo ọjọ ipari ṣaaju ṣiṣe rira. Awọn batiri ion litiumu ni igbesi aye gigun nitori kemistri ṣugbọn gbogbo batiri yatọ si ara wọn da lori iru, awọn pato ati ọna ti wọn ṣe. Awọn batiri ti o ga julọ yoo ṣiṣe ni pipẹ niwon wọn ṣe awọn ohun elo daradara inu.