XXI amžiuje naujosios energijos technologijos yra pripažintos aukštųjų technologijų technologijomis. Būdama svarbi naujos energetikos srities dalis, baterijų pramonė tapo nauja karšto tašku pasaulio ekonomikos vystymosi procese. Šiuo metu ličio jonų baterijos yra plačiai naudojamos kaip svarbus energijos šaltinis. Nesvarbu, ar tai yra elektroninių ryšių ar transporto srityje, ji atlieka labai svarbų vaidmenį ir turi plačias taikymo perspektyvas.
Ličio jonų baterija yra antrinė baterija. Tai naujo tipo baterija, sukurta remiantis ličio baterija. Jis daugiausia priklauso nuo ličio jonų, judančių tarp teigiamų ir neigiamų elektrodų. Nuo 1970-ųjų pradžios buvo įdiegtos ir plačiai naudojamos įvairios aukštos kokybės ličio pirminės baterijos, naudojant ličio metalą kaip neigiamą elektrodą.
Ličio jonų akumuliatorius turi didelę darbinę įtampą, didelę specifinę energiją, didelį pajėgumą, mažą savaiminį išsikrovimą, gerą ciklą, ilgą tarnavimo laiką, lengvą svorį ir mažą dydį. Jis yra modernių aukštos kokybės baterijų atstovas ir yra nešiojamas elektroninis prietaisas, pavyzdžiui, mobilieji telefonai ir nešiojamieji kompiuteriai. Tikimasi, kad ateityje idealus energijos šaltinis taps vienu iš pagrindinių elektros transporto priemonių ir bevielių elektrinių įrankių energijos šaltinių.
Ličio jonų akumuliatoriaus pramonės vystymosi istorija Kinijoje nėra ilgas, tačiau ji sparčiai vystosi. 2012 m. Bendra jonų akumuliatorių galia Kinijoje pasiekė 4,18 mlrd. Tarptautinėje ličio jonų baterijų rinkoje Kinija, Japonija ir Pietų Korėja susidarė trimis kojomis. Kinijos ličio jonų akumuliatorių pramonės technologinė plėtra prasidėjo imituojant brandžią užsienio technologiją. Proceso procesų naujovės yra pagrindinis Kinijos ličio jonų akumuliatorių pramonės vystymosi pradžia. Pastaraisiais metais, didėjant investicijoms į technologijų inovacijas, Kinija Ličio jonų akumuliatorių pramonė sparčiai vystėsi technologinių naujovių srityje ir yra pagrindinė pramonės pagrindinė konkurencingumas ir tam tikrose srityse sukaupė tam tikrus technologinius pranašumus.
Ličio jonų baterijų medžiagų tyrimų būklė ir plėtros tendencijos
Pagrindinės ličio jonų baterijų konstrukcijos yra teigiamas elektrodas, neigiamas elektrodas, elektrolitas, galintis atlikti ličio jonus, ir separatorius, skiriantis teigiamus ir neigiamus elektrodus. Ličio jonų akumuliatorių elektrocheminis veikimas daugiausia priklauso nuo naudojamų elektrodų medžiagų ir dielektrinių medžiagų struktūros ir savybių. Visų pirma, elektrodo medžiagų pasirinkimas ir kokybė tiesiogiai lemia ličio jonų baterijos savybes ir kainą.
Šiuo metu ličio jonų baterijų katodinių medžiagų tyrimuose daugiausia dėmesio skiriama ličio kobalto oksidui ir ličio nikelatui. Tuo pat metu kai kurių naujų katodinių medžiagų (tokių kaip Li-Mn-O medžiagos ir laidūs polimerai) kilimas taip pat yra ličio jonų baterijų katodinė medžiaga. Plėtra įkvėpė naują gyvybingumą, ir tai yra svarbus šios srities mokslinių tyrimų turinys - rasti naują ličio jonų antrinės baterijos katodinių medžiagų, turinčių aukštą įtampą, didelį specifinį pajėgumą ir gerą ciklo našumą, sistemą. Šiuo metu teigiamos ličio jonų baterijų elektrodų medžiagos vis dar yra pereinamojo metalo oksidai, tokie kaip LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 ir jų kompozitinės medžiagos. Nuo 2005 iki 2010 m. Didelio energijos tankio polimerų katodų medžiagos ir organiniai sulfidai ir neorganiniai sulfidai tampa ličio jonų baterijomis. Nauja katodinių medžiagų karta. Ličio jonų baterijų anodinės medžiagos daugiausia yra anglies medžiagos, ličio metalo lydiniai, metalo oksidai, metalo nitridai, nano-silikonai ir tt Tarp jų anglies medžiagos yra pagrindinės neigiamos elektrodų medžiagos komerciniams tikslams, ličio metalo lydiniai ir nano - silikonai tapo karštomis vietomis moksliniams tyrimams ir plėtrai. . Ličio jonų akumuliatoriaus elektrolitų medžiaga dažniausiai naudojama elektrolizuoti tirpiklį į bevandenę organinę medžiagą, ir dauguma jų naudoja mišrius tirpiklius, tokius kaip EC-DMC ir PC-DMC. LiPF6 yra dažniausiai naudojama laidžioji druska.
Ličio jonų akumuliatorių katodinėms medžiagoms ličio kobalto oksido katodų medžiagos vis dar turi didelį gyvybingumą ateityje. Dabartiniame komerciniame ličio jonų akumuliatorių sistemoje ličio kobalto oksido baterijos remiasi didelės įtampos ir aukštos įtampos kieto tankio. Privalumas vis dar yra pageidautina baterijų sistema, skirta aukštos klasės 3C baterijų produktams; o sluoksniuota LiNixCo1 – x – yMnyO2 katodinė medžiaga turi ne tik didelį energijos tankį, bet ir turi medžiagų saugos, ciklų stabilumo, aukštos temperatūros charakteristikų ir paruošimo kaštų savybes. Tai gana geras. Kasmet pasaulyje išaugo katodinių medžiagų dalis. Jis ne tik palaipsniui pakeitė kai kurias ličio kobalto oksido medžiagas, bet ir atsirado taikant naujus energijos transporto priemonių maitinimo elementus. Tai yra viena iš perspektyviausių katodinių medžiagų ateityje. Artimiausioje ateityje ličio jonų vielos katodo medžiagų pagrindinė kryptis vis dar dominuoja ličio kobalto oksido ir LiNixCo1 – x – yMnyO2 medžiagomis. Ličio geležies fosfato ir spinelio mangano pagrindu pagamintos medžiagos turi ne tik mažesnius pasirengimo kaštus ir išteklių pranašumus, bet ir užtikrina puikų saugumą ir ciklų stabilumą. Jie yra geriausi akumuliatorių katodinės medžiagos, ypač LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Sistemos maitinimo akumuliatorius gali pasiekti greitą įkrovimą ir iškrovimą, kuris yra vienas iš pagrindinių naujų transporto priemonių maitinimo elementų krypčių ateityje. Didelės energijos tankio NCA katodinės medžiagos turi vietą 3C gaminių baterijose ir naujose energijos transporto priemonių maitinimo baterijose, tačiau didelės sąnaudos, griežtos baterijos gamybos aplinka ir kiti veiksniai riboja jos platų spektrą. Ličio geležies fosfatas, kalio manganatas ir NCA katodinės medžiagos visada užėmė tam tikrą padėtį dabartinėje katodinės medžiagos struktūroje. Laminuotos daugiasluoksnės ličio masės medžiaga yra naujos kartos industrializuota katodo medžiaga, turinti didžiausią energijos tankį, o rinka turi plačias taikymo perspektyvas. Tačiau didelių negrįžtamų pajėgumų ir prastų rodiklių, kuriuos sukelia jos struktūrinės problemos, problemos vis dar turi būti tirtos mokslininkams. Išsamus tyrimas.
Nuo devintojo dešimtmečio pradėjus naudoti ličio jonų baterijas, anglies medžiagos buvo plačiai naudojamos ličio jonų baterijose ir toliau bus pagrindinės ličio jonų baterijų pagrindinės medžiagos. Naujojoje anglies anode ateityje bus skiriamas dėmesys didelės galios grafito anodams ir didelio galingumo anglies anodams, kad būtų patenkinti būsimų energijos ir didelės energijos akumuliatorių poreikiai. Anglies laidūs agentai turi didelį poveikį akumuliatoriaus veikimui. Naujų laidžių agentų tyrimuose daugiausia dėmesio bus skiriama aukšto jono ir charakteringų anglies ir kompozitinių laidžių agentų, gautų sumaišant naujas anglies medžiagas, tokias kaip anglies nanovamzdeliai ir grafenas, kūrimui. Dėl ypatingos ir dvimatės lanksčios konstrukcijos pastaraisiais metais plačiai naudojami ličio jonų baterijų anglies nanovamzdelių kompozitiniai laidūs agentai. Tikimasi, kad anglies nanovamzdeliai ir grafeno kompozitinių elektrodų medžiagos bus plačiai naudojamos didelio pajėgumo ličio jonų baterijose ir ličio jonų maitinimo baterijose po to, kai bus patobulintos tinkamos elektrocheminės savybės ir optimizuotos naudojimo metu.
Ličio jonų baterijos rinkos būklė ir plėtros tendencija
Ličio jonų baterijų rinka visada gali būti suskirstyta į tris pagrindines rinkas: plataus vartojimo elektronikos rinką, elektros transporto priemonių rinką, pramonės ir energijos saugojimo programų rinką. Pirmoji yra vadinama 3C maža ličio jonų baterijų rinka, o pastarosios dvi yra galios ličio jonų baterijos rinka.
Ličio jonų akumuliatorių pramonės plėtra buvo koncentruota 3C pramonėje daugiau nei 20 metų, ir ji mažiau naudojama didesnių energijos kaupimo ir maitinimo baterijų rinkoje (akimirksniu reikia didelių srovių), kuri apima grynąsias elektra varomas transporto priemones ir hibridus. elektrinės transporto priemonės. Transporto priemonės, vidutinės ir didelės UPS, saulės energija, dideli energijos akumuliatoriai, elektriniai rankiniai įrankiai, elektriniai motociklai, elektriniai dviračiai, aviacijos ir kosmoso įranga bei orlaivių baterijos. Viena iš pagrindinių priežasčių yra ta, kad ličio baterijose esanti ličio kobalto oksido katodinė medžiaga (LiCoO2, kuri yra labiausiai paplitusi ličio jonų baterija) praeityje yra brangi ir sunkiai pritaikoma ypatingoms aplinkoms, tokioms kaip punkcija, susidūrimas, aukšta temperatūra ir žema temperatūra. Dar svarbiau tai, kad buvo kritikuojama dėl absoliučių žmonių saugos reikalavimų nesilaikymo. Kolegos, ličio kobalto oksido baterijos negali pasiekti greito įkrovimo tikslo ir visiškai išvengti antrinės taršos, ir turi sukurti apsaugos grandines, kad būtų išvengta per didelio iškrovimo ar per didelio iškrovimo, kitaip jis sukels sprogimą ir kitus pavojus, net jei „Sony“ baterijos sprogimas sukels globalinis ženklas NB pramonė daug investavo į perdirbimą.
Šiuo metu pasaulio ir Kinijos ličio jonų akumuliatorių pardavimai daugiausia sutelkti vartotojų elektronikos rinkoje, nors jos rinkos dalis mažėja. 2012 m. 72,28 proc. 38,176 mln. KWh pasaulyje parduodamų ličio jonų baterijų buvo vartojimo elektronikos rinkoje. Kinijos rinkoje šis santykis buvo 65,40% (bendras ličio jonų baterijų pardavimas buvo 66,20 mln. KWh). 2012 m. Bendras mobiliųjų telefonų ličio jonų akumuliatorių kiekis pasaulyje buvo 108 600 100 kWh, o tai buvo mažesnis nei 1,094,20 mln. KWh 2011 m. Tačiau Kinijos rinkoje bendras mobiliųjų telefonų ličio jonų akumuliatorių skaičius padidėjo 6,30%. Kinijoje išmanieji telefonai greitai pakeičia tradicinius telefonus. Šiuo metu dauguma išmaniųjų telefonų yra su baterijų vamzdeliais mažiau nei dieną, o tai reiškia, kad net jei ličio jonų baterijų energijos tankis yra padvigubintas, sunku patenkinti paklausą. Todėl tam tikrą laiką ateis sparčiai auganti mobiliosios energijos rinka, kurioje bet kuriuo metu įkraunama vartojimo elektronika. 2012 m. Pasaulinė 1,23 mln. KWh mobilios galios ličio jonų baterijų paklausa, iš kurios daugiau kaip 80% pagaminta Kinijoje, iš kurių Kinijos rinka sunaudojo 52,20 mln. KWh, kuri yra pagrindinė šios rinkos jėga. Kinijos planšetinio kompiuterio rinka taip pat sparčiai ir sparčiai vystosi. Metinis augimo tempas yra didesnis nei pasaulinis vidurkis. Spartus planšetinių kompiuterių pardavimų padidėjimas tiesiogiai padidino ličio jonų baterijų pardavimą. 2012 m. Kinijos planšetinių kompiuterių ličio jonų baterijų pardavimo apimtis siekė 284,900. kWh, padidėjo 91,97%.
Pramonės ir energijos saugojimo rinkoje naudojama ličio jonų baterija yra daugiausia suskirstyta į tris kategorijas: elektros įrankiai, judriosios bazinės stoties maitinimo šaltiniai ir vėjo energijos gamyba. 2012 m. Bendroji ličio jonų baterijų paklausa pasaulyje, pramonės ir energijos saugojimo rinka suvartojo 4,736 mln. KWh, tai sudarė 12,25%; Kinijos rinka suvartojo 731 500 kWh ličio jonų baterijų, o jos dalis yra 15,65%, o tai yra didesnė už pasaulinę.