Cydnabyddir technoleg ynni newydd fel uwch-dechnoleg yn yr 21ain ganrif. Fel rhan bwysig o'r maes ynni newydd, mae'r diwydiant batri wedi dod yn fan poeth newydd yn y datblygiad economaidd byd-eang. Ar hyn o bryd, mae batris lithiwm-ion wedi cael eu defnyddio'n eang fel ffynhonnell ynni bwysig. P'un ai ym maes cyfathrebu neu gludiant electronig, mae hi'n chwarae rhan bwysig iawn ac mae ganddi ragolygon cais eang.
Mae batri lithiwm-ion yn fath o batri eilaidd. Mae'n fath newydd o batri sy'n cael ei ddatblygu ar sail batri lithiwm. Mae'n dibynnu'n bennaf ar ïonau lithiwm sy'n symud rhwng yr electrodau positif a negyddol i weithio. Ers y 1970au, mae batris amrywiol lithiwm egni uchel penodol sy'n defnyddio metel lithiwm fel electrod negyddol wedi'u cyflwyno a'u defnyddio'n eang.
Mae gan batri Lithiwm-ion foltedd gweithredu uchel, ynni uchel uchel, gallu mawr, hunan-ollwng bach, cylch da, bywyd gwasanaeth hir, pwysau ysgafn a maint bach. Mae'n gynrychiolydd o batris perfformiad uchel modern ac mae'n ddyfais electronig symudol megis ffonau symudol a chyfrifiaduron llyfrau nodiadau. Disgwylir i'r ffynhonnell bŵer ddelfrydol ddod yn un o'r prif ffynonellau pŵer ar gyfer cerbydau trydan ac offer pŵer diwifr yn y dyfodol.
Nid yw hanes datblygu diwydiant batri lithiwm-ion yn Tsieina yn hir, ond mae'n datblygu'n gyflym iawn. Yn 2012, cyrhaeddodd cyfanswm allbwn batris ïon yn Tsieina 4.18 biliwn. Yn y farchnad batri lithiwm-ion rhyngwladol, mae Tsieina, Siapan a De Corea wedi ffurfio sefyllfa dri coes. Dechreuodd datblygiad technolegol diwydiant batri lithiwm-ion Tsieina gan efelychu technoleg aeddfed dramor. Yn y broses, prosesu arloesi yw prif gyflawniad datblygiad batri diwydiant batri lithiwm-ion Tsieina. Yn y blynyddoedd diwethaf, gyda'r buddsoddiad cynyddol mewn technoleg arloesedd, Tsieina Mae'r diwydiant batri lithiwm-ion wedi datblygu'n gyflym o ran arloesedd technolegol, ac mae wedi ffurfio cystadleurwydd craidd diwydiannol sylfaenol, ac mae wedi cronni rhai manteision technolegol mewn meysydd penodol.
Statws Ymchwil a Thyniant Datblygu Lithiwm Deunyddiau Batri
Mae prif strwythurau batris ļon lithiwm yn electrod positif, electrod negyddol, electrolyt sy'n gallu cynnal ïonau lithiwm, a gwahanydd sy'n gwahanu'r electrodau positif a negyddol. Mae perfformiad electrocemegol batris lithiwm-ion yn dibynnu'n bennaf ar strwythur ac eiddo'r deunyddiau electrod a'r deunyddiau dielectrig a ddefnyddir. Yn benodol, mae dewis ac ansawdd y deunyddiau electrod yn pennu nodweddion a phris y batri lithiwm-ion yn uniongyrchol.
Ar hyn o bryd, mae'r ymchwil ar ddeunyddiau catod o batris ïon lithiwm yn canolbwyntio'n bennaf ar lithiwm cobalt ocsid a nickelate lithiwm. Ar yr un pryd, mae'r cynnydd o ddeunyddiau catod newydd (megis deunyddiau Li-Mn-O a pholymerau cylchdro) hefyd yn ddeunydd cathod ar gyfer batris ïon lithiwm. Mae'r datblygiad wedi chwistrellu bywiogrwydd newydd, ac mae'n cynnwys ymchwil pwysig yn y maes hwn i ddod o hyd i system newydd ar gyfer datblygu deunyddiau catod batri ïon lithiwm uwchradd gyda gallu uchel iawn, perfformiad penodol uchel a pherfformiad beicio da. Ar hyn o bryd, mae deunyddiau electrode cadarnhaol batris ïon lithiwm yn dal i fod yn ocsidau metel pontio fel LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 a'u deunyddiau cyfansawdd. O 2005 i 2010, mae deunyddiau catod polymerau dwysedd ynni uchel a sylffidau organig a sylffidau anorganig yn dod yn batris ïon lithiwm. Genhedlaeth newydd o ddeunyddiau cathod. Mae'r deunyddiau anod o batris lithiwm-ion yn bennaf yn cynnwys deunyddiau carbon, aloion metel lithiwm, ocsidau metel, nitridau metel, nano-siliconau, ac ati. Yn eu plith, deunyddiau carbon yw'r prif ddeunyddiau electrode negyddol ar gyfer cymwysiadau masnachol, a aloion metel lithiwm a nano Mae silicones wedi dod yn fannau poeth ar gyfer ymchwil a datblygu. . Defnyddir y deunydd electrolyte o batri ion lithiwm yn bennaf i electrolyso ei doddydd yn fater organig anhydrus, ac mae'r rhan fwyaf ohonynt yn defnyddio toddyddion cymysg megis EC-DMC a PC-DMC. LiPF6 yw'r halen gynhaliol a ddefnyddir fwyaf cyffredin.
Ar gyfer deunyddiau catod batri lithiwm-ion, mae deunyddiau catod lithiwm cobalt ocsid yn dal i fywiogrwydd cryf yn y dyfodol. Yn y system batri lithiwm-ion masnachol presennol, mae batris lithiwm ocsid cobalt yn dibynnu ar eu foltedd chwalu uchel uchel a dwysedd solet uchel foltedd. Y fantais yw'r system batri dewisol o hyd ar gyfer cynhyrchion batri 3C diwedd uchel; tra bod y deunydd cathod LiNixCo1-x-yMnyO2 haenog nid yn unig â dwysedd ynni uchel, ond mae hefyd yn meddu ar eiddo diogelwch, sefydlogrwydd beiciau, perfformiad tymheredd uchel a chost paratoi. Mae'n gymharol wych. Mae cyfran y deunyddiau cathod a ddefnyddir yn y byd wedi cynyddu flwyddyn i flwyddyn. Nid yn unig y mae wedi newid rhai cymwysiadau deunyddiau lithiwm ocsid lithiwm yn raddol, ond hefyd wedi dod i'r amlwg wrth ddefnyddio batris pŵer cerbydau ynni newydd. Mae'n un o'r deunyddiau cathod mwyaf addawol yn y dyfodol. Yn y dyfodol agos, mae deunydd prif-ffrwd lithiwm gwifren ïon lithiwm yn dal i fod yn dominyddu gan ddeunyddiau lithiwm cobalt ocsid a LiNixCo1-x-yMnyO2. Mae gan ddefnyddiau ffosffad haearn litith a deunyddiau spinel manganîs nid yn unig â chostau paratoi a manteision adnoddau is, ond mae ganddynt sefydlogrwydd diogelwch a beiciau rhagorol hefyd. Dyma'r deunyddiau catod a ffafrir ar gyfer batris pŵer, yn enwedig LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Gall batri pŵer y system gyflawni tâl cyflym a rhyddhau, sy'n un o gyfarwyddiadau prif ffrwd batris pŵer cerbyd ynni newydd yn y dyfodol. Mae gan ddeunyddiau cathod dwysedd uchel-ynni NCA le mewn batris cynnyrch uchel 3C a batris pŵer cerbydau ynni newydd, ond mae amgylchedd cynhyrchu gweithgynhyrchu batri, cost uchel, a ffactorau eraill yn cyfyngu ar ei ystod eang o geisiadau. Mae ffosffad haearn litiwm, manganad potasiwm a deunyddiau cathod NCA bob amser wedi meddu ar sefyllfa benodol yn y strwythur deunydd catod presennol. Y deunydd lithiwm sy'n llawn cyflenwad lithiwm â manganîs yw'r ddeunydd catod diwydiannol genhedlaeth nesaf gyda'r dwysedd ynni uchaf, ac mae gan y farchnad ragolygon cais eang. Serch hynny, mae ymchwilwyr yn dal i fod yn rhaid i broblemau cymhlethdod uchel a pherfformiad gwael a achosir gan ei broblemau strwythurol ei hun. Astudiaeth fanwl.
Ers masnacheiddio batris lithiwm-ion yn y 1990au, defnyddiwyd deunyddiau carbon yn eang mewn batris lithiwm-ion a byddant yn parhau i fod yn ddeunyddiau sylfaenol allweddol ar gyfer batris ion-lithiwm. Yn yr anod carbon newydd, bydd y datblygiad yn y dyfodol yn canolbwyntio ar anodau graffit uchel-bŵer ac anodau carbon nad ydynt yn graffit uchel eu gallu i ddiwallu anghenion pŵer a batris ynni uchel yn y dyfodol. Mae asiantau dargludol carbon yn cael effaith bwysig ar berfformiad batri. Bydd ymchwil asiantau dargludol newydd yn canolbwyntio ar ddatblygu asiantau dargludol carbon du a chyfansoddol uchel-ionig i garbon nodweddiadol a geir trwy gyfuno deunyddiau carbon newydd megis nanotubau carbon a graphene. Oherwydd y strwythur hyblyg arbennig a dau-ddimensiwn, defnyddiwyd asiantau dargludol cyfansawdd carbon nanotube ym myd batris ion lithiwm yn ystod y blynyddoedd diwethaf. Disgwylir i ddeunyddiau electrod cyfansawdd nanotubau carbon a graphene gael eu defnyddio'n helaeth mewn batris lithiwm-ion gallu uchel a batris pŵer lithiwm ar ôl cael eu gwella gan berfformiad electrocemegol priodol ac wedi'u defnyddio'n well.
Statws marchnad batri Lithiwm-ion a thuedd datblygu
Gellir rhannu'r farchnad batri lithiwm-i bob amser yn dri marchnad mawr: y farchnad electroneg defnyddwyr, y farchnad cerbyd trydan, y farchnad cymwysiadau diwydiannol ac ynni. Cyfeirir at y cyntaf fel y farchnad batri 3-lithiwm bach, a'r ddau olaf yw'r farchnad batri pŵer lithiwm-ion.
Mae datblygu diwydiant batri lithiwm-ion wedi ei ganolbwyntio yn y diwydiant 3C ers dros 20 mlynedd, ac nid yw llai o ddefnydd yn y farchnad ar gyfer storio ynni a batris pŵer mwy (ar y pryd mae angen cerrig mawr), sy'n cwmpasu cerbydau trydan pur a hybrid cerbydau trydan. Cerbydau, UPS canolig a mawr, ynni solar, batris storio ynni mawr, offer llaw trydan, beiciau modur trydan, beiciau trydan, offer awyrofod a batris awyrennau. Un o'r prif resymau yw bod y deunydd catodi lithiwm ocsid lithiwm (LiCoO2, sef y batri ion lithiwm mwyaf cyffredin) a ddefnyddir mewn batris lithiwm yn y gorffennol yn gostus ac yn anodd ei gymhwyso i amgylcheddau arbennig megis pyriad, gwrthdrawiad, tymheredd uchel a tymheredd isel. Yn bwysicach fyth, fe'i beirniadwyd am fethu â chwrdd â gofynion absoliwt pobl ar gyfer diogelwch. Ni all cydweithwyr, batris lithiwm ocsid cobalt, gyflawni'r diben o godi tâl cyflym ac osgoi llygredd eilaidd yn llwyr, a rhaid iddynt ddylunio cylchedau diogelu er mwyn atal gordaliad neu or-ryddhau, fel arall bydd yn achosi ffrwydrad a pheryglon eraill, hyd yn oed os bydd ffrwydrad batri Sony yn achosi achosi byd-eang Y brand NB mae'r diwydiant wedi buddsoddi'n helaeth mewn ailgylchu.
Ar hyn o bryd, mae gwerthiannau batri lithiwm-ion byd-eang a Tsieineaidd yn canolbwyntio'n bennaf yn y farchnad electroneg defnyddwyr, er bod ei gyfran o'r farchnad yn gostwng. Yn 2012, roedd 72.28% o'r batris o 38.176 miliwn kWh lithiwm-ion a werthwyd ledled y byd yn y farchnad electroneg defnyddwyr. Yn y farchnad Tsieineaidd, roedd y gymhareb yn 65.40% (cyfanswm y gwerthiant batris lithiwm-ion oedd 66.20 miliwn kWh). Yn 2012, roedd cyfanswm y batris lithiwm-ion ar gyfer ffonau symudol yn y byd yn 108,600,100 kWh, a oedd yn is na'r 1,094.20 miliwn kWh yn 2011. Fodd bynnag, yn y farchnad Tsieineaidd, mae cyfanswm y batris lithiwm-ion ar gyfer ffonau symudol wedi cynyddu o 6.30%. Yn Tsieina, mae ffonau smart yn disodli ffonau nodwedd traddodiadol yn gyflym. Ar hyn o bryd, mae gan y rhan fwyaf o ffonau smart â thiwbiau batri am lai na diwrnod, sy'n golygu, hyd yn oed os yw dwysedd ynni batris lithiwm-ion yn cael ei dyblu, mae'n anodd bodloni'r galw. Felly, am beth amser i ddod, bydd y farchnad bŵer symudol, lle mae electroneg defnyddwyr yn codi tâl ar unrhyw adeg, yn tyfu'n gyflym. Yn 2012, mae'r galw byd-eang ar gyfer batris lithiwm-ion pŵer symudol o 1.23 miliwn kWh, sy'n fwy na 80% ohono, yn cael ei wneud yn Tsieina, ac mae'r farchnad Tsieineaidd wedi bwyta 52.20 miliwn kWh, sef y prif rym yn y farchnad hon. Mae marchnad PC tabled Tsieina hefyd yn datblygu'n gyflym ac yn raddol. Mae'r gyfradd twf blynyddol yn uwch na'r cyfartaledd byd-eang. Mae'r cynnydd cyflym mewn gwerthiannau cyfrifiaduron tabled wedi rhoi hwb uniongyrchol i werthu batris lithiwm-ion. Yn 2012, cyrhaeddodd cyfaint gwerthiant batris lithiwm-ion ar gyfer cyfrifiaduron tabledi yn Tsieina 284,900. kWh, cynnydd o 91.97%.
Mae'r batri lithiwm-ion a ddefnyddir yn y farchnad storio diwydiannol ac ynni wedi'i rannu'n bennaf yn dri chategori: offer pŵer, cyflenwadau pŵer yr orsaf symudol, a chynhyrchu pŵer gwynt. Yn 2012, roedd y cyfanswm galw am batris lithiwm yn y byd, y farchnad storio diwydiannol ac ynni yn defnyddio 4.736 miliwn kWh, sy'n cyfrif am 12.25%; Defnyddiodd marchnad Tsieina gyfanswm o 731,500 kWh o batris lithiwm-ion, y gyfran yw 15.65%, sy'n uwch na'r byd-eang.