什麼是鋰離子電池？

1. 什麼是鋰離子電池？

電池是一種電力來源，由一個或多個 具有外部連接的電化學電池，用於為電氣設備供電。 鋰離子或鋰離子電池是一種可充電電池，它使用 鋰離子可逆還原來儲存能量，並以其高能量而聞名 能量密度。

2. 鋰離子電池的結構

一般來說，大多數商業鋰離子電池使用插層化合物作為 活性材料。 它們通常由多層材料組成 以特定順序排列以促進電化學過程 使電池能夠儲存和釋放能量－陽極， 正極、電解質、隔膜和集流體。

什麼是陽極？

負極作為電池的組成部分，在容量、 性能和電池的耐用性。 充電時，石墨陽極 負責接受和儲存鋰離子。 當電池處於 放電時，鋰離子從陽極移動到陰極，從而 產生電流。 通常是最常見的商業陽極 是石墨，在 LiC6 的完全鋰化狀態下與最大 容量為1339 C/g（372 mAh/g）。 但隨著科技的發展，新的 人們已經研究了矽等材料來提高能量密度 用於鋰離子電池。

什麼是陰極？

陰極的作用是在充電過程中接受和釋放帶正電的鋰離子 當前週期。 通常由層狀氧化物的層狀結構組成 (例如鈷酸鋰)、聚陰離子(例如磷酸鐵鋰)或 塗覆在集電器（通常 由鋁製成）。

什麼是電解質？

作為有機溶劑中的鋰鹽，電解質充當介質 充電過程中鋰離子在陽極和陰極之間移動 放電。

什麼是分隔符號？

作為一層薄膜或非導電材料層，隔膜的作用是 防止陽極（負極）和陰極（正極） 短路，因為該層可滲透鋰離子但不可滲透電子。 它 還可以保證充電時電極之間離子的穩定流動 和放電。 因此，電池可以保持穩定的電壓並減少 過熱、燃燒或爆炸的風險。

什麼是集電體？

集電器旨在收集由 電池的電極並將其輸送到外部電路，即 對於確保電池的最佳性能和使用壽命非常重要。 和 通常，它由薄鋁片或銅片製成。

3. 鋰離子電池的發展歷史

對可充電鋰離子電池的研究可以追溯到 20 世紀 60 年代，這是 最早的例子是 NASA 於 1965 年開發的 CuF2/Li 電池。 還有石油危機 1970年代風靡全球，研究人員將注意力轉向替代品 能源，因此產生最早形式的突破 現代鋰離子電池的誕生是因為重量輕、能量高 鋰離子電池的密度。 同時，埃克森美孚的史丹利惠廷漢姆 (Stanley Whittingham) 發現鋰離子可以插入 TiS2 等材料中 製作可充電電池 

所以他試著將這種電池商業化，但是 由於成本高且電池中存在金屬鋰而失敗。 1980 年，人們發現新材料可以提供更高的電壓，並且性能更佳 在空氣中穩定，後來被用於第一個商用鋰離子電池， 儘管它本身並沒有解決長期存在的問題 同年，Rachid Yazami發明了鋰石墨 電極（陽極）。 然後在 1991 年，世界上第一個可充電鋰離子電池 電池開始進入市場 

2000年代，鋰離子電池的需求 隨著便攜式電子設備的流行，電池的數量增加，這推動了 鋰離子電池更安全、更耐用。 電動車是 2010年代推出，為鋰離子電池創造了新的市場。 這 開發新的製造流程和材料，例如矽陽極 和固態電解質，持續提高性能和安全性 鋰離子電池。 如今，鋰離子電池已成為人們生活中不可或缺的能源。 我們的日常生活，因此新材料的研發和 科技正在不斷提高性能、效率和安全性 這些電池。

4.鋰離子電池的種類

鋰離子電池有多種形狀和尺寸，並非所有 他們是平等的。 通常鋰離子電池有五種。

l 鈷酸鋰

鈷酸鋰電池由碳酸鋰和 鈷，也稱為鈷酸鋰或鋰離子鈷電池。 它們具有氧化鈷陰極和石墨碳陽極以及鋰離子 放電期間從陽極遷移到陰極，流動方向相反 當電池充電時。 就其應用而言，它們用於便攜式 電子設備、電動車和再生能源儲存系統 由於其比能量高、自放電率低、工作效率高 電壓和溫度範圍寬。 與高溫下熱失控和不穩定的可能性有關 溫度。

l 錳酸鋰

錳酸鋰（LiMn2O4）是常用的正極材料 鋰離子電池。 於 20 世紀 80 年代發現，首次發表在《材料研究》雜誌上 1983 年公報。 LiMn2O4的優點之一是具有良好的導熱性 穩定性，這意味著它不太可能經歷熱失控，這 也比其他類型的鋰離子電池更安全。 此外，錳是 豐富且廣泛可用，這使其成為比 到含有有限資源（如鈷）的正極材料。 因此， 它們經常出現在醫療設備和裝置、電動工具、電動工具中 摩托車和其他應用。 儘管 LiMn2O4 有其優點，但其性能較差 與LiCoO2相比，循環穩定性，這意味著它可能需要更多 頻繁更換，因此可能不太適合長期儲能 系統。

l 磷酸鐵鋰（LFP）

磷酸鹽通常用作磷酸鋰鐵電池的陰極 稱為磷酸鋰電池。 它們的低電阻提高了它們的熱性能 穩定性和安全性。 它們也以耐用性和長生命週期而聞名， 這使它們成為其他類型鋰離子電池最具成本效益的選擇 電池。 因此，這些電池經常用於電動自行車 以及其他需要長生命週期和高安全等級的應用。 但其缺點使其難以快速發展。 首先，相比 與其他類型的鋰離子電池相比，它們的成本更高，因為它們使用稀有和 昂貴的原料。 此外，磷酸鐵鋰電池還具有 較低的工作電壓，這意味著它們可能不適合某些 需要更高電壓的應用。 其更長的充電時間使其成為 在需要快速充電的應用中的缺點。

l 鎳鈷錳酸鋰（NMC）

鋰鎳錳鈷氧化物電池，通常稱為 NMC 電池由多種通用材料製成 鋰離子電池。 由鎳、錳和鎳的混合物構成的陰極 含有鈷。 其能量密度高、循環性能好、 使用壽命長，成為電動車、電網儲能的首選 系統和其他高效能應用程序，這進一步做出了貢獻 電動車和再生能源系統的日益普及。 到 增加容量，使用新的電解質和添加劑使其能夠 充電至 4.4V/cell 或更高 

自此以來，出現了使用 NMC 混合鋰離子電池的趨勢 該系統具有成本效益並提供良好的性能。 鎳、錳、 和鈷是三種可以輕鬆組合以適應廣泛應用的活性材料 一系列需要的汽車和儲能係統 (EES) 應用 經常騎自行車。 從中我們可以看出NMC家族正在變得越來越強大 然而，其熱失控、火災隱患和環境影響等副作用 擔憂可能會阻礙其進一步發展。

l 鈦酸鋰

鈦酸鋰，通常稱為鈦酸鋰，是一種具有 用途不斷增加。 由於其卓越的奈米技術，它能夠 快速充電和放電，同時保持穩定的電壓，這使得它 非常適合高功率應用，例如電動車、商業 和工業儲能係統、電網級存儲 

連同其 安全可靠，這些電池可用於軍事和航空航天 應用，以及儲存風能和太陽能以及建造智能 網格。 此外，根據 Battery Space 的說法，這些電池可以 用於電力系統關鍵備份。 儘管如此，鈦酸鋰 電池往往比傳統的鋰離子電池更貴，因為 生產它們所需的複雜製造過程。

5.鋰離子電池發展趨勢

全球再生能源裝置的成長增加 間歇性能源生產，造成電網不平衡。 這導致了 對電池的需求。 遠離化石燃料（即煤炭）進行電力生產提示更多 政府鼓勵太陽能和風力發電裝置。 這些 安裝適合儲存多餘電力的電池儲存系統 產生的 

因此，政府對鋰離子電池的獎勵措施 安裝也推動了鋰離子電池的發展。 例如， 全球三元鋰離子電池市場規模預計將從 2022年為100萬美元，2029年為10萬美元；預計複合年增長率為 % 從 2023 年到 2029 年。 以及日益增長的重型應用需求 預計負載3000-10000的鋰離子電池最快 在預測期內（2022-2030 年）不斷成長的細分市場。

6. 鋰離子電池投資分析

鋰離子電池市場產業預計將從 51.16 美元成長 2022 年 10 億美元，到 2030 年將達到 1,181.5 億美元，年複合成長率 預測期內（2022-2030）成長率為 4.72%，取決於 有幾個因素。

l 最終使用者分析

公用事業部門的安裝是電池儲能的關鍵驅動力 系統（BESS）。 該細分市場預計將從 2021 年的 22.5 億美元成長到 2030 年將達到 59.9 億美元，複合年增長率為 11.5%。 鋰離子電池表現出更高的34.4% 由於成長基數較低，複合年增長率。 住宅和商業儲能 細分市場是2030年具有55.1億美元巨大市場潛力的其他領域， 2021 年為 16.8 億美元。 工業部門繼續邁向 零碳排放，公司在未來兩年做出淨零排放承諾 幾十年。 電信和資料中心公司處於減少成本的最前沿 碳排放，更關注再生能源。 全部 這將推動鋰離子電池的快速發展 公司想辦法確保可靠的備份和電網平衡。

l 產品類型分析

由於鈷的價格較高，無鈷電池是其中之一 鋰離子電池的發展趨勢。 高壓LiNi0.5Mn1.5O4（LNMO） 具有高理論能量密度，是最有前途的無鈷材料之一 進一步的正極材料。 進一步，實驗結果證明 LNMO電池的循環和倍率性能透過使用 半固體電解質。 這可以認為陰離子 COF 能夠 透過庫侖相互作用強烈吸收 Mn3+/Mn2+ 和 Ni2+， 抑制它們向陽極的破壞性遷移。 因此，這項工作將 有利於LNMO正極材料的商業化。

l 區域分析

亞太地區將成為最大的固定式鋰離子電池市場 2030 年，由公用事業和工業驅動。 它將超越北美 2030 年歐洲市場規模將從 12.4 億美元成長至 70.7 億美元 2021 年複合年增長率為 21.3%。 北美和歐洲將是下一個最大的 市場，因為他們的目標是在未來實現經濟和電網脫碳 二十年。 拉美地區的複合年增長率最高，為 21.4%，因為 其尺寸較​​小且底座較低。

7. 高品質鋰離子電池需要考慮的事項

購買光電太陽能逆變器時，不僅要看價格，還要看質量 考慮到這一點，還應牢記其他因素。

l 能量密度

能量密度是每單位體積儲存的能量。 更高 重量和尺寸較小能量密度更廣泛充電間 循環。

l 安全

自爆炸以來，安全性是鋰離子電池的另一個重要方面 以及充電或放電時可能發生的火災，因此有必要 選擇具有改進安全機制的電池，例如溫度感測器 和抑制物質。

l 型

鋰離子電池產業的最新趨勢之一是 固態電池的開發，具有一系列優點，例如 更高的能量密度和更長的生命週期。 例如，使用 電動車中的固態電池將顯著增加其續航里程 能力和安全性。

l 充電速率

充電速率取決於電池安全充電的速度。 有時電池需要很長時間才能充電才能使用。

l 壽命

沒有一種電池可以在整個使用壽命內運行，但也有一個失效日期。 檢查是否過期 購買前的日期。 鋰離子電池具有固有的更長的使用壽命 壽命取決於其化學成分，但每種電池都彼此不同，具體取決於 類型、規格及其製造方式。 高品質電池將 由於內部採用優質材料製成，因此使用壽命更長。