Yangi energetika texnologiyasi 21-asrda yuqori texnologiyalarga ega. Yangi energetika sohasining muhim qismi sifatida akkumulyator sanoati global iqtisodiy rivojlanishning yangi nuqtasiga aylandi. Hozirgi vaqtda lityum-ion batareyalar muhim energiya manbai sifatida keng qo'llanilmoqda. Elektron aloqa yoki transport sohasida bo'lsin, u juda muhim rol o'ynaydi va keng foydalanish istiqboliga ega.
Lityum-ion batareyasi - ikkilamchi batareya. Bu lityum batareyalar asosida ishlab chiqilgan yangi batareyadir. U asosan ijobiy va salbiy elektrodlar o'rtasida ishlaydigan lityum ionlariga ishonsa bo'ladi. 1970-yillardan beri salbiy elektrod sifatida lityum metalldan foydalanadigan turli yuqori energiyali lityum asosiy akkumulyatorlar joriy etilgan va keng qo'llanilgan.
Lityum-ion batareyasi yuqori ish kuchlanishiga ega, yuqori aniq energiya, katta quvvat, kichik o'zini-o'zi to'kish, yaxshi aylanish, uzoq umr, engil va kichik hajmga ega. Zamonaviy yuqori sifatli akkumulyator batareyalari va mobil telefonlar va noutbuklar kabi portativ elektron qurilma. Ideal quvvat manbai elektr asboblari va kelajakda simsiz elektr asboblari uchun asosiy kuch manbalaridan biri bo'lishi kutilmoqda.
Xitoyda lityum-ion batareyalar ishlab chiqarish tarixi uzoq emas, lekin u juda tez rivojlanmoqda. 2012-yilda Xitoyda ion batareyalari ishlab chiqarish hajmi 4,18 milliardga yetdi. Xalqaro lityum-ion batareya bozorida Xitoy, Yaponiya va Janubiy Koreya uch oyoqli vaziyatni yaratdi. Xitoyning lityum-ion batareyasi ishlab chiqarishining texnologik rivojlanishi xorijiy yetuk texnologiyalarni taqlid qilishdan boshlandi. Ushbu jarayonda innovatsion jarayon Xitoyning lityum-ion batareyasi sanoatining dastlabki rivojlanishining asosiy yutug'idir. So'nggi yillarda, texnologik innovatsiyalarga investitsiyalarning ko'payishi bilan, Xitoy Lityum-ion batareyasi texnologiyasi texnologik innovatsiyalar bo'yicha jadal rivojlandi va asosiy sanoat yadro raqobatbardoshligini shakllantirdi va muayyan sohalarda ma'lum texnologik afzalliklarga ega bo'ldi.
Lityum Ion Batareya Materiallari Tadqiqot Status va Rivojlanish Trenimi
Lityum ionli batareyalarning asosiy tarkibi ijobiy elektrod, salbiy elektrod, lityum ionlarini o'tkazishga qodir elektrolitlar va ijobiy va salbiy elektrodlarni ajratuvchi separator. Lityum-ionli batareyalarning elektrokimyoviy ishlashi asosan elektrod materiallari va dielektrik materiallarning tuzilishiga va xususiyatlariga bog'liq. Xususan, elektrod materiallarini tanlash va sifati lityum-ion batareyasining xususiyatlarini va narxini bevosita aniqlaydi.
Hozirgi vaqtda lityum ionli batareyalarning katod materiallari bo'yicha tadqiqotlar asosan lityum kobalt oksidi va lityum nikelatga qaratilgan. Shu bilan birga, yangi katot materiallari (Li-Mn-O materiallari va Supero'tkazuvchilar polimerler kabi) ko'tarilishi lityum ion batareyalari uchun katod materialidir. Rivojlanish yangi hayotiylikni keltirib chiqardi va bu sohada muhim tadqiqot mazmuni bo'lib, yuqori voltli, yuqori aniqligi va yaxshi aylanishiga ega lityum ionli ikkilamchi batareyalar katot materiallarini ishlab chiqarish uchun yangi tizimni topishdir. Hozirgi vaqtda lityum ionli batareyalarning ijobiy elektrod materiallari hali LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 va ularning kompozit materiallari kabi o'tish metall oksidi. 2005 yildan 2010 yilgacha yuqori energiyali zichlikli polimerli katod materiallari va organik sulfidlar va noorganik sulfidlar lityum ion batareyalarga aylanadi. Yangi avlod katod materiallari. Lityum-ionli batareyalardagi anot materiallari asosan uglerod materiallari, lityum metall qotishmalari, metall oksidlar, metall nitritlar, nano-silikonlar va boshqalarni o'z ichiga oladi. Ularning ichida karbon materiallari savdo ilovalar uchun asosiy salbiy elektrod materiallari va lityum metall qotishmalari va nano -silikonlar tadqiqot va rivojlanish uchun issiq joylarga aylandi. . Lityum ion batareyasining elektrolitlar moddasi, asosan, erituvchini suvsiz organik moddaga elektroliz qilish uchun ishlatiladi va ularning ko'pchiligi EC-DMC va PC-DMC kabi aralashgan erituvchilardan foydalanadi. LiPF6 eng ko'p ishlatiladigan Supero'tkazuvchilar tuzdir.
Lityum-ion batareyalar katot materiallari uchun kelajakda lityum kobalt oksidli katot materiallari hali ham mustahkam turg'unlikka ega. Mavjud tijorat lityum-ionli batareyalar tizimida lityum kobalt oksidi akkumulyatorlari yuqori zaryadlanish keskinlik kuchlanishiga va yuqori kuchlanishli qattiq zichlikka asoslangan. Yuqori darajali 3C batareya mahsulotlari uchun afzallik beriladi. qatlamli LiNixCo1-x-yMnyO2 katot materiallari nafaqat yuqori energiyali zichlikka ega, balki materiallarning xavfsizligi, aylanish jarayonining barqarorligi, yuqori haroratli ishlash va preparatning qiymatiga ham ega. Bu juda yaxshi. Dunyoda ishlatiladigan katod materiallarining nisbati yildan-yilga oshib bormoqda. U lityum kobalt oksidli materiallarning ayrim ilovalarini asta-sekin o'zgartiribgina qolmay, balki yangi energiya vositalaridagi quvvatli batareyalarni qo'llashda ham paydo bo'ldi. Kelajakda eng umid beruvchi katod materiallaridan biridir. Yaqin kelajakda lityum ion tel katot materiallarining asosiy oqim yo'nalishi hali lityum kobalt oksidi va LiNixCo1-x-yMnyO2 materiallari tomonidan boshqariladi. Lityum temir fosfat va shpinel marganetsga asoslangan materiallar nafaqat ishlab chiqarish sarf-xarajatlariga va resurslarning afzalliklariga ega, balki mukammal xavfsizlik va sikl barqarorligiga ega. Ular, ayniqsa, LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12 batareyalari uchun afzal qilingan katod materiallari. Tizimning quvvatli batareyasi tezkor zaryad va oqimga erishishi mumkin, bu esa kelajakda yangi energiya ishlab chiqaradigan yangi akkumulyator batareyasining asosiy yo'nalishlaridan biri hisoblanadi. Yuqori energiyali zichlikdagi NCA katod materiallari yuqori darajali 3C mahsulot akkumulyatorlari va yangi energiya vositasi batareyalari bilan ta'minlangan, ammo yuqori narx, qattiq batareyalar ishlab chiqarish muhiti va boshqa omillar keng ko'lamdagi ilovalarni cheklaydi. Lityum temir fosfat, kaliy manganat va NCA katot materiallari mavjud bo'lgan katot materiallar tarkibida doimo ma'lum bir pozitsiya egallagan. Katmanlı lityumga boy marganetsga asoslangan material - bu eng yuqori energiya zichligiga ega bo'lgan keyingi avlod sanoati rivojlangan katod materialidir va bozor keng foydalanish istiqboliga ega. Shu bilan birga, o'zlarining tizimli muammolari sababli qayta tiklanadigan yuqori qayta ishlashga layoqatsizlik va yomon darajadagi ishlash muammolari hali tadqiqotchilar tomonidan bajarilishi kerak. Chuqur tadqiqotlar.
1990-yillarda lityum-ionli batareyalarni tijoriylashtirish natijasida karbon materiallari lityum-ionli batareyalarda keng qo'llanilgan va lityum-ion batareyalar uchun asosiy bazaviy materiallar bo'lib qolaveradi. Yangi uglerod anotida kelajakdagi rivojlanish kelajakda energiya va yuqori quvvatli akkumulyatorlar ehtiyojlarini qondirish uchun yuqori quvvatli grafitli anodlar va yuqori bo'lmagan grafit bo'lmagan yuqori quvvatli uglerod anodalariga qaratiladi. Karbon Supero'tkazuvchilar xodimlari batareyaning ishlashiga muhim ta'sir ko'rsatadi. Yangi Supero'tkazuvchilar vositalarini tadqiq qilish uglerod nanotubasi va grafen kabi yangi uglerodli materiallarni aralashtirish natijasida olingan xarakterli uglerod qora va kompozit Supero'tkazuvchi moddalar uchun yuqori ionikani rivojlantirishga qaratiladi. Maxsus va ikki o'lchamli moslashuvchan tuzilish tufayli, so'nggi yillarda lityum ionli batareyalar sohasida keng tarqalgan bo'lib foydalanilgan karbon nanotube kompozit Supero'tkazuvchilar vositalar. Karbon nanotubalar va grafen kompozit elektrod materiallarini yuqori sifatli lityum-ionli batareyalarda va lityum-ionli akkumulyatorlarda keng qo'llash, tegishli elektrokimyoviy ko'rsatkichlar bilan yaxshilanib, ulardan foydalanish optimallashtirilishi kutilmoqda.
Lityum-ion batareya bozori holati va rivojlanish tendentsiyasi
Lityum-ion batareyasi bozori doimo uch asosiy bozorga bo'linishi mumkin: iste'molchilar elektroniği bozori, elektr transport vositalari bozori, sanoat va energiya saqlash ilovalari bozori. Birinchisi odatda 3C kichik lityum-ion batareya bozori deb ataladi va ikkinchisi kuch lityum-ion batareya bozori.
Lityum-ionli batareyalar ishlab chiqarishning rivojlanishi 3K sanoatida 20 yildan ortiq vaqt davomida konsentratsiyalangan va bozorda toza elektr transport vositalarini va gibridni qamrab olgan katta energiya zaxiralari va energiya batareyalari (katta oqimlarni talab qiladigan) uchun bozorda kam ishlatiladi. elektr transport vositalari. Avtomobillar, o'rta va katta UPS, quyosh energiyasi, katta energiyali akkumulyator batareyalari, elektr al asboblari, elektr mototsikllar, elektr velosipedlar, aerokosmik uskunalar va samolyot batareyalari. Asosiy sabablarga ko'ra, o'tmishda lityum batareyalarda ishlatiladigan lityum kobalt oksidi katod materiallari (LiCoO2, eng ko'p uchraydigan lityum ion batareyasi) plyus, to'qnashuv, yuqori harorat va past harorat. Eng muhimi, xavfsizlikning mutlaq talablariga javob bera olmaganlik uchun tanqid qilindi. Hamkasblar, lityum kobalt oksidli batareyalar tez zaryad olish maqsadiga erisha olmaydi va ikkinchi darajali ifloslanishdan butunlay qochishadi va ortiqcha zaryadlashni yoki haddan tashqari zaryadsizlanishning oldini olish uchun himoya devorlarini loyihalashi kerak, aks holda ular Sony batareyasining portlashi oqibatida portlash va boshqa xavflarga olib keladi butun dunyo bo'ylab NB sanoat brendi qayta ishlashga katta sarmoya kiritdi.
Hozirgi kunda global va xitoylik lityum-ion batareyasi sotish asosan iste'molchilar elektroniği bozoriga jamlangan, garchi bozor ulushi kamayib bormoqda. 2012-yilda dunyoda sotilgan 38,176 million kVt / soat lityum-ion batareyalarning 72,28% iste'molchilar elektroniği bozorida bo'ldi. Xitoy bozorida ushbu raqam 65,40% ni tashkil etdi (lityum-ionli batareyalarning umumiy sotilishi 66,20 mln. KVt soatni tashkil etdi). 2012 yilda dunyodagi mobil telefonlar uchun lityum-ion batareyalar umumiy miqdori 108.600.100 kVts soatni tashkil qildi, bu 2011 yilda 1,094,20 mln. KVt.s.dan past bo'ldi. Biroq, Xitoy bozorida mobil telefonlar uchun lityum-ion batareyalar umumiy soni 6.30% ga oshdi. Xitoyda smartfonlar tez-tez an'anaviy maxsus telefonlar o'rnini egallaydi. Bugungi kunda aksariyat smartfonlar akkumulyator quvurlari bilan kundan kamroq muddatga ta'minlangan. Ya'ni, lityum-ion batareyalarning energiya zichligi ikki barobar ko'p bo'lsa ham, talabni qondirish qiyin. Shu sababli, kelgusi vaqt mobaynida iste'molchi elektroniği har doim zaryad olayotgan uyali aloqa bozori jadal o'sib boradi. 2012-yilda 1.23 million kilovatt-soat mobil aloqa quvvatiga ega lityum-ion batareyalarga bo'lgan jahon talabi, ularning 80 foizdan ortig'i Xitoyda ishlab chiqarilgan bo'lib, ularning Xitoy bozorida 52,20 million kilovatt-soat iste'mol qilgani bu bozorning etakchi kuchidir. Xitoyning planshet kompyuterlari bozori ham jadal va barqaror rivojlanmoqda. Yillik o'sish sur'ati global o'rtacha ko'rsatkichdan yuqori. Tablet PC sotuvlarining tez o'sishi lityum-ion batareyalarini sotishni to'g'ridan-to'g'ri kuchaytirdi. 2012-yilda Xitoyda planshet kompyuterlar uchun lityum-ion batareyalar sotish hajmi 284,9 mingga etdi. kVts ga, ya'ni 91,97% ga oshdi.
Sanoat va energiya bozorida ishlatiladigan lityum-ion batareyasi asosan uch toifaga bo'linadi: elektr asboblari, uyali aloqa tayanch stantsiyasi elektr ta'minoti va shamol energiyasini ishlab chiqarish. 2012 yilda dunyoda lityum-ion batareyalarga bo'lgan talab, sanoat va energiya omborlari bozorida 4,736 mln. KVt soat elektr energiyasi iste'mol qilinib, 12,25% ni tashkil etdi; Xitoy bozorida jami 731,500 kVt / soat lityum-ionli batareyalar ishlab chiqarildi, bu ulush 15,65% ni tashkil qiladi, bu global miqyosda yuqori.