Kini Awọn Batiri Lithium ion?

1. Kini Awọn Batiri Lithium ion?

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

2. Ilana ti Awọn Batiri Litiumu Ion

Ni gbogbogbo julọ ti owo Li-ion Batiri lo intercalation agbo bi awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ. Wọn ni igbagbogbo ni ọpọlọpọ awọn fẹlẹfẹlẹ ti awọn ohun elo ti o jẹ idayatọ ni kan pato ibere lati dẹrọ awọn electrochemical ilana ti o gba batiri laaye lati fipamọ ati tu agbara silẹ - anode, cathode, elekitiroti, oluyapa ati olugba lọwọlọwọ.

Kini anode?

Gẹgẹbi paati batiri, anode ṣe ipa pataki ninu agbara, iṣẹ ṣiṣe, ati agbara batiri. Nigbati o ba ngba agbara, anode graphite jẹ lodidi fun gbigba ati titoju litiumu ions. Nigbati batiri ba wa tu silẹ, awọn ions litiumu gbe lati anode si cathode ki ẹya itanna lọwọlọwọ ti wa ni da. Ni gbogbogbo awọn wọpọ lopo lo anode jẹ lẹẹdi, eyiti o wa ni ipo lithated ni kikun ti LiC6 ni ibamu si iwọn to pọ julọ agbara 1339 C/g (372 mAh/g). Ṣugbọn pẹlu idagbasoke ti awọn imọ-ẹrọ, titun awọn ohun elo bii ohun alumọni ti ṣe iwadii lati mu awọn iwuwo agbara pọ si fun awọn batiri litiumu-ion.

Kini cathode?

Cathode n ṣiṣẹ lati gba ati tusilẹ awọn ions litiumu ti o ni idiyele daadaa lakoko lọwọlọwọ iyika. Ó sábà máa ń ní ìtòlẹ́sẹẹsẹ ìpele kan ti oxide tí ó fẹ̀ (gẹgẹbi litiumu cobalt oxide), polyanion (gẹgẹbi litiumu iron fosifeti) tabi ọpa ẹhin (gẹgẹbi litiumu manganese oxide) ti a bo lori olugba idiyele (nigbagbogbo ṣe ti aluminiomu).

Kini electrolyte?

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

Kini oluyapa?

Gẹgẹbi awọ ara tinrin tabi Layer ti ohun elo ti kii ṣe adaṣe, oluyapa n ṣiṣẹ si se anode (odi elekiturodu) ati cathode (rere elekiturodu) lati shorting, niwon yi Layer jẹ permeable to litiumu ions sugbon ko si elekitironi. O tun le rii daju awọn duro sisan ti ions laarin awọn amọna nigba gbigba agbara ati gbigba agbara. Nitorinaa, batiri naa le ṣetọju foliteji iduroṣinṣin ati dinku ewu overheating, ijona tabi bugbamu.

Kini olugba lọwọlọwọ?

Akojọpọ lọwọlọwọ jẹ apẹrẹ lati gba lọwọlọwọ ti iṣelọpọ nipasẹ awọn awọn amọna batiri ati gbe lọ si Circuit ita, eyiti o jẹ pataki lati rii daju pe iṣẹ ṣiṣe to dara julọ ati igbesi aye batiri. Ati nigbagbogbo o jẹ deede lati 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 Awọn apẹẹrẹ akọkọ jẹ batiri CuF2/Li ti o dagbasoke nipasẹ NASA ni ọdun 1965. Ati idaamu epo kọlu agbaye ni awọn ọdun 1970, awọn oniwadi yipada akiyesi wọn si yiyan awọn orisun ti agbara, ki awọn awaridii ti o produced awọn earliest fọọmu ti awọn Batiri Li-ion ode oni ni a ṣe nitori iwuwo ina ati agbara giga iwuwo ti awọn batiri ion litiumu. Ni akoko kanna, Stanley Whittingham ti Exxon ṣe awari pe awọn ions lithium le fi sii sinu awọn ohun elo bii TiS2 si ṣẹda batiri gbigba agbara 

Nitorina o gbiyanju lati ṣe iṣowo batiri yii ṣugbọn kuna nitori idiyele giga ati wiwa litiumu ti fadaka ninu awọn sẹẹli. Ni 1980 titun ohun elo ti a ri lati pese kan ti o ga foliteji ati ki o jẹ Elo siwaju sii iduroṣinṣin ni afẹfẹ, eyiti yoo ṣee lo nigbamii ni batiri Li-ion iṣowo akọkọ, biotilejepe o ko, lori awọn oniwe-ara, yanju awọn jubẹẹlo oro ti flammability.Ni ọdun kanna, Rachid Yazami ṣe apẹrẹ graphite lithium elekiturodu (anode). Ati lẹhinna ni ọdun 1991, lithium-ion gbigba agbara akọkọ ni agbaye awọn batiri bẹrẹ lati wọ ọja 

Ni awọn ọdun 2000, ibeere fun litiumu-ion awọn batiri pọ si bi awọn ẹrọ itanna to šee gbe di olokiki, eyiti o wakọ awọn batiri ion litiumu lati wa ni ailewu ati siwaju sii ti o tọ. Electric awọn ọkọ ti wà ti a ṣe ni awọn ọdun 2010, eyiti o ṣẹda ọja tuntun fun awọn batiri litiumu-ion. Awọn idagbasoke ti awọn ilana iṣelọpọ titun ati awọn ohun elo, gẹgẹbi awọn anodes silikoni ati ri to-ipinle electrolytes, tesiwaju lati mu awọn iṣẹ ati ailewu ti litiumu-dẹlẹ batiri. Ni ode oni, awọn batiri lithium-ion ti di pataki ninu wa ojoojumọ aye, ki awọn iwadi ati idagbasoke ti titun ohun elo ati ki o awọn imọ-ẹrọ ti nlọ lọwọ lati mu iṣẹ ṣiṣe, ṣiṣe, ati ailewu ti awọn wọnyi batiri.

4.Awọn oriṣi ti Litiumu Ion Batiri

Awọn batiri litiumu-ion wa ni orisirisi awọn nitobi ati titobi, ati kii ṣe gbogbo wọn wọn ṣe dogba. Ni deede awọn iru marun ti awọn batiri litiumu-ion wa.

l Litiumu koluboti Oxide

Litiumu koluboti oxide batiri ti wa ni ti ṣelọpọ lati litiumu kaboneti ati koluboti ati pe a tun mọ ni lithium cobaltate tabi awọn batiri koluboti lithium-ion. Wọn ni cathode ohun elo afẹfẹ kobalt ati anode carbon graphite, ati awọn ions lithium jade lati anode si cathode lakoko itusilẹ, pẹlu iyipada sisan nigbati batiri ti gba agbara. Bi fun ohun elo rẹ, wọn lo ni gbigbe awọn ẹrọ itanna, awọn ọkọ ina, ati awọn eto ipamọ agbara isọdọtun nitori agbara wọn pato ti o ga, iwọn isọkuro ti ara ẹni kekere, ṣiṣe giga foliteji ati iwọn otutu jakejado.Ṣugbọn san ifojusi si awọn ifiyesi aabo jẹmọ si o pọju fun gbona runaway ati aisedeede ni ga awọn iwọn otutu.

l Litiumu Manganese Oxide

Lithium Manganese Oxide (LiMn2O4) jẹ ohun elo cathode ti a lo nigbagbogbo ni awọn batiri litiumu-ion. Imọ ọna ẹrọ fun iru batiri yii wa lakoko ṣe awari ni awọn ọdun 1980, pẹlu atẹjade akọkọ ninu Iwadi Awọn ohun elo Iwe iroyin ni ọdun 1983. Ọkan ninu awọn anfani ti LiMn2O4 ni pe o ni igbona ti o dara iduroṣinṣin, afipamo pe o jẹ kere seese lati ni iriri gbona runaway, eyi ti tun jẹ ailewu ju awọn iru batiri litiumu-ion miiran lọ. Ni afikun, manganese jẹ lọpọlọpọ ati ki o ni opolopo wa, eyi ti o mu ki o kan diẹ alagbero aṣayan akawe si awọn ohun elo cathode ti o ni awọn ohun elo to lopin bi koluboti. Nitorina na, Nigbagbogbo wọn rii ni awọn ohun elo iṣoogun ati awọn ẹrọ, awọn irinṣẹ agbara, itanna alupupu, ati awọn ohun elo miiran. Pelu awọn anfani rẹ, LiMn2O4 ko dara julọ iduroṣinṣin gigun kẹkẹ ni akawe si LiCoO2, eyiti o tumọ si pe o le nilo diẹ sii rirọpo loorekoore, nitorinaa o le ma dara fun ibi ipamọ agbara igba pipẹ awọn ọna šiše.

Fosfate Iron Lithium (LFP)

Phosphate jẹ lilo bi cathode ninu awọn batiri fosifeti iron litiumu, nigbagbogbo mọ bi awọn batiri li-fosifeti. Wọn kekere resistance ti mu wọn gbona iduroṣinṣin 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 litiumu-ion miiran awọn batiri. Nitoribẹẹ, awọn batiri wọnyi ni igbagbogbo lo ninu awọn keke ina ati awọn ohun elo miiran ti o nilo igbesi aye gigun ati awọn ipele giga ti ailewu. Ṣugbọn awọn aila-nfani rẹ jẹ ki o ṣoro lati dagbasoke ni iyara. Ni akọkọ, akawe si miiran orisi ti litiumu-dẹlẹ batiri, won na diẹ ẹ sii nitori won lo toje ati gbowolori aise ohun elo. Ni afikun, litiumu irin fosifeti batiri ni a foliteji iṣẹ kekere, eyiti o tumọ si pe wọn le ma dara fun diẹ ninu ohun elo ti o nilo kan ti o ga foliteji. Awọn oniwe-gun gbigba agbara akoko mu ki o kan alailanfani ninu awọn ohun elo ti o nilo gbigba agbara ni iyara.

l Litiumu nickel Manganese koluboti Oxide (NMC)

Lithium nickel manganese Cobalt Oxide batiri, nigbagbogbo mọ bi NMC awọn batiri, ti wa ni ti won ti a orisirisi ti ohun elo ti o wa ni gbogbo agbaye ni litiumu-dẹlẹ batiri. A cathode ti won ko ti a illa ti nickel, manganese, ati koluboti wa ninu. Iwọn agbara giga rẹ, iṣẹ ṣiṣe gigun kẹkẹ to dara, ati a igbesi aye gigun ti jẹ ki o jẹ yiyan akọkọ ninu awọn ọkọ ina mọnamọna, ibi ipamọ akoj awọn ọna ṣiṣe, ati awọn ohun elo iṣẹ-giga miiran, eyiti o ti ṣe alabapin si siwaju sii si olokiki dagba ti awọn ọkọ ina mọnamọna ati awọn eto agbara isọdọtun. Si mu agbara, titun electrolytes ati additives ti wa ni lo lati jeki o lati gba agbara si 4.4V/cell ati ti o ga 

Aṣa kan wa si NMC-parapo Li-ion niwon awọn eto jẹ iye owo-doko ati ki o pese ti o dara išẹ. nickel, manganese, ati koluboti jẹ awọn ohun elo ti nṣiṣe lọwọ mẹta ti o le ni irọrun ni idapo lati ba iwọn ibiti o ti mọto ayọkẹlẹ ati awọn ọna ipamọ agbara (EES) awọn ohun elo ti o nilo gigun kẹkẹ loorekoore. Lati eyiti a le rii pe idile NMC n di diẹ sii orisirisi Sibẹsibẹ, awọn oniwe-ẹgbẹ ipa ti gbona runaway, ina ewu ati ayika awọn ifiyesi 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 a dagba nọmba ti ipawo. Nitori nanotechnology ti o ga julọ, o ni anfani lati ni kiakia gba agbara ati idasilẹ nigba ti mimu a idurosinsin foliteji, eyi ti o mu ki o daradara-dara fun awọn ohun elo agbara-giga gẹgẹbi awọn ọkọ ina mọnamọna, iṣowo ati awọn ọna ipamọ agbara ile-iṣẹ, ati ibi ipamọ ipele-akoj 

Paapọ pẹlu rẹ ailewu ati igbẹkẹle, awọn batiri wọnyi le ṣee lo fun ologun ati aaye afẹfẹ awọn ohun elo, bii titoju afẹfẹ ati agbara oorun ati ṣiṣe ọlọgbọn akoj. Pẹlupẹlu, ni ibamu si Aye Batiri, awọn batiri wọnyi le jẹ oojọ ti ni agbara eto-lominu ni backups. Sibẹsibẹ, lithium titanate awọn batiri ṣọ lati jẹ diẹ gbowolori ju ibile litiumu-ion batiri nitori si ilana iṣelọpọ eka ti o nilo lati gbe wọn jade.

5.The Development lominu ti Litiumu Ion Batiri

Idagbasoke agbaye ti awọn fifi sori ẹrọ agbara isọdọtun ti pọ si iṣelọpọ agbara lainidii, ṣiṣẹda akoj aipin. Eleyi ti yori si a eletan fun awọn batiri.nigba ti idojukọ lori odo erogba itujade ati ki o nilo lati gbe kuro lati awọn epo fosaili, eyun edu, fun ṣiṣe iṣelọpọ agbara diẹ sii awọn ijọba lati ṣe iwuri oorun ati awọn fifi sori ẹrọ agbara afẹfẹ. Awọn wọnyi awọn fifi sori ẹrọ wín ara wọn si awọn ọna ipamọ batiri ti o tọju agbara pupọ ti ipilẹṣẹ 

Nitorinaa, awọn iwuri ijọba lati ṣe iwuri batiri Li-ion awọn fifi sori ẹrọ tun ṣe idagbasoke awọn batiri ion litiumu. Fun apere, Iwọn ọja Batiri Lithium-Ion NMC agbaye jẹ iṣẹ akanṣe lati dagba lati US$ milionu ni 2022 si US$ milionu ni 2029; O nireti lati dagba ni CAGR ti % lati 2023 si 2029. Ati awọn npo aini ti awọn ohun elo demanding eru Awọn ẹru jẹ iṣẹ akanṣe lati ṣe awọn batiri ion litiumu ti 3000-10000 yiyara julọ apakan dagba 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 USD 51.16 bilionu ni ọdun 2022 si $ 118.15 bilionu nipasẹ ọdun 2030, ti n ṣafihan akojọpọ lododun Iwọn idagbasoke ti 4.72% lakoko akoko asọtẹlẹ (2022-2030), eyiti o da lori orisirisi awọn okunfa.

l Ipari Olumulo Analysis

Awọn fifi sori ẹrọ eka IwUlO jẹ awọn awakọ bọtini fun ibi ipamọ agbara batiri awọn ọna šiše (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% ti o ga julọ CAGR nitori ipilẹ idagbasoke kekere wọn. Ibi ipamọ agbara ibugbe ati iṣowo Awọn apakan jẹ awọn agbegbe miiran pẹlu agbara ọja nla ti $ 5.51 bilionu ni ọdun 2030, lati $1.68 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 awọn atẹle meji ewadun. 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 ti eyi ti yoo se igbelaruge dekun idagbasoke ti litiumu dẹlẹ awọn batiri bi awọn ile-iṣẹ 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 awọn aṣa idagbasoke ti awọn batiri litiumu-ion. Giga-foliteji LiNi0.5Mn1.5O4 (LNMO) pẹlu ga o tumq si agbara iwuwo jẹ ọkan ninu awọn julọ ni ileri Co-free cathode ohun elo ni siwaju. Siwaju sii, awọn abajade esiperimenta fihan pe gigun kẹkẹ ati iṣẹ-oṣuwọn C ti batiri LNMO ti ni ilọsiwaju nipasẹ lilo ologbele-ra elekitiroti. Eyi ni a le dabaa pe anionic COF ni agbara gbigba agbara Mn3 +/Mn2+ ati Ni2+ nipasẹ ibaraenisepo Coulomb, idinamọ ijira apanirun wọn si anode. Nitoribẹẹ, iṣẹ yii yoo jẹ anfani si iṣowo ti ohun elo cathode LNMO.

l Agbegbe Analysis

Asia-Pacific yoo jẹ ọja batiri lithium-ion iduro ti o tobi julọ nipasẹ 2030, ti a ṣe nipasẹ awọn ohun elo ati awọn ile-iṣẹ. O yoo bori North America ati Yuroopu pẹlu ọja ti $ 7.07 bilionu ni ọdun 2030, dagba lati $ 1.24 bilionu ni 2021 ni CAGR ti 21.3%. Ariwa America ati Yuroopu yoo jẹ atẹle ti o tobi julọ awọn ọja nitori awọn ibi-afẹde wọn lati decarbonize awọn ọrọ-aje wọn ati akoj lori atẹle ewadun meji. LATAM yoo rii oṣuwọn idagbasoke ti o ga julọ ni CAGR ti 21.4% nitori ti 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 nikan ati didara gbọdọ jẹ kà, miiran ifosiwewe yẹ ki o tun wa ni pa ni lokan.

l Agbara iwuwo

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

l Aabo

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, nitorina o jẹ dandan lati yan awọn batiri pẹlu ilọsiwaju awọn ọna aabo, gẹgẹbi awọn sensọ iwọn otutu ati inhibitory oludoti.

l Iru

Ọkan ninu awọn aṣa tuntun ni ile-iṣẹ batiri litiumu-ion ni idagbasoke ti ri to-ipinle batiri, eyi ti o nfun kan ibiti o ti anfani bi iwuwo agbara ti o ga julọ ati igbesi aye gigun. Fun apẹẹrẹ, awọn lilo ti Awọn batiri ipinlẹ to lagbara ni awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina yoo mu iwọn wọn pọ si ni pataki agbara ati ailewu.

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 ipari ọjọ ṣaaju ṣiṣe rira. Awọn batiri ion litiumu ni atorunwa to gun igbesi aye nitori kemistri ṣugbọn gbogbo batiri yatọ si ara wọn da lori iru, pato ati awọn ọna ti won ti wa ni ṣe. Awọn batiri ti o ga julọ yoo na to gun niwon ti won ti wa ni ṣe ti itanran ohun elo inu.