Yeni enerji teknolojisi, 21. yüzyılda yüksek teknoloji olarak kabul edilmektedir. Yeni enerji alanının önemli bir parçası olan batarya endüstrisi, küresel ekonomik kalkınmada yeni bir sıcak nokta haline geldi. Şu anda, lityum-iyon piller, önemli bir enerji kaynağı olarak yaygın şekilde kullanılmaktadır. Elektronik haberleşme veya ulaşım alanında olsun, son derece önemli bir rol oynamaktadır ve geniş uygulama olanaklarına sahiptir.
Lityum-iyon batarya bir tür ikincil bataryadır. Lityum pil temelinde geliştirilen yeni bir pil türüdür. Temelde çalışması için pozitif ve negatif elektrotlar arasında hareket eden lityum iyonlarına dayanır. 1970'lerden bu yana, negatif elektrot olarak lityum metal kullanan çeşitli yüksek spesifik enerji lityum primer piller tanıtıldı ve yaygın olarak kullanıldı.
Lityum-iyon akünün yüksek çalışma voltajı, yüksek özgül enerji, büyük kapasite, küçük deşarj, iyi çevrim, uzun ömür, hafif ve küçük ebadı vardır. Modern yüksek performanslı pillerin bir temsilcisidir ve cep telefonları ve dizüstü bilgisayarlar gibi taşınabilir bir elektronik cihazdır. İdeal güç kaynağının gelecekte elektrikli araçlar ve kablosuz elektrikli aletler için ana güç kaynaklarından biri olması beklenmektedir.
Çin'deki lityum-iyon pil endüstrisinin gelişim tarihi uzun değil, ancak çok hızlı gelişiyor. 2012 yılında Çin'deki toplam iyon pil çıkışı 4,18 milyar oldu. Uluslararası lityum-iyon batarya pazarında Çin, Japonya ve Güney Kore üç ayaklı bir durum oluşturdular. Çin'in lityum-iyon batarya endüstrisinin teknolojik gelişimi, yabancı olgun teknolojiyi taklit ederek başladı. Süreçte, süreç inovasyonu, Çin'in lityum-iyon batarya endüstrisinin erken gelişmesinde ana başarıdır. Son yıllarda, teknolojik yeniliğe artan yatırımla Çin, lityum-iyon batarya endüstrisi teknolojik yenilikler açısından hızla gelişti ve temel bir endüstriyel çekirdek rekabet gücü oluşturdu ve belirli alanlarda belirli teknolojik avantajları biriktirdi.
Lityum İyon Pil Malzemelerinin Araştırma Durumu ve Gelişme Eğilimi
Lityum iyon pillerin ana yapıları, pozitif bir elektrot, negatif bir elektrot, lityum iyonları iletebilen bir elektrolit ve pozitif ve negatif elektrotları ayıran bir ayırıcıdır. Lityum-iyon pillerin elektrokimyasal performansı esas olarak kullanılan elektrot malzemelerinin ve kullanılan dielektrik malzemelerin yapısına ve özelliklerine bağlıdır. Özellikle, elektrot malzemelerinin seçimi ve kalitesi doğrudan lityum-iyon pilin özelliklerini ve fiyatını belirler.
Şu anda, lityum iyon pillerin katot malzemeleri ile ilgili araştırmalar esas olarak lityum kobalt oksit ve lityum nikellat üzerine odaklanmaktadır. Aynı zamanda, bazı yeni katod malzemelerinin (Li-Mn-O malzemeleri ve iletken polimerler gibi) yükselmesi de lityum iyon piller için katod malzemesidir. Gelişim yeni bir canlılık enjekte etti ve bu alanda önemli bir araştırma içeriğidir, yüksek voltaj, yüksek kapasite ve iyi çevrim performansına sahip lityum iyon ikincil pil katot malzemeleri geliştirmek için yeni bir sistem bulmak. Halen, lityum iyon pillerin pozitif elektrot malzemeleri, hala LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 ve bunların kompozit malzemeleri gibi geçiş metal oksitleridir. 2005'ten 2010'a kadar, yüksek enerji yoğunluklu polimer katod malzemeleri ve organik sülfitler ve inorganik sülfitler, lityum iyon pillerdir. Yeni nesil katot malzemeleri Lityum-iyon pillerin anot malzemeleri temel olarak karbon malzemeler, lityum metal alaşımları, metal oksitler, metal nitritler, nano-silikonlar, vb. İçerir. Bunların arasında, karbon malzemeler ticari uygulamalar için ana negatif elektrot malzemeleri ve lityum metal alaşımları ve nano'dur. -Silikonlar araştırma ve geliştirme için sıcak noktalar haline geldi. . Lityum iyon pilin elektrolit malzemesi esas olarak çözücüsünü susuz organik maddeye elektrolize etmek için kullanılır ve çoğu EC-DMC ve PC-DMC gibi karışık çözücüler kullanır. LiPF6, en yaygın kullanılan iletken tuzdur.
Lityum-iyon batarya katod malzemeleri için, lityum kobalt oksit katod malzemeleri hala gelecekte güçlü bir canlılığa sahiptir. Mevcut ticari lityum iyon akü sisteminde, lityum kobalt oksit aküler, yüksek şarj kesme voltajına ve yüksek voltaj katı yoğunluğuna güvenir. Avantaj, üst seviye 3C batarya ürünleri için hala tercih edilen batarya sistemidir; Tabakalı LiNixCo1 – x – yMnyO2 katod materyali sadece yüksek enerji yoğunluğuna sahip değildir, aynı zamanda malzeme güvenliği, döngü stabilitesi, yüksek sıcaklık performansı ve hazırlık maliyeti özelliklerine sahiptir. Nispeten mükemmel. Dünyada kullanılan katot malzemelerinin oranı her geçen yıl artmıştır. Sadece yavaş yavaş bazı lityum kobalt oksit malzemelerinin uygulamalarının yerini almakla kalmadı, aynı zamanda yeni enerji taşıtlarına güç aküleri uygulamasında da ortaya çıktı. Gelecekte en umut verici katot malzemelerinden biridir. Yakın gelecekte, lityum iyon tel katod malzemelerinin ana yönü hala lityum kobalt oksit ve LiNixCo1 – x – yMnyO2 malzemeleri tarafından domine edilmektedir. Lityum demir fosfat ve spinel manganez esaslı malzemeler, daha düşük hazırlama maliyetine ve kaynak avantajlarına sahip olmakla kalmaz, aynı zamanda mükemmel güvenlik ve döngü stabilitesine sahiptir. Bunlar güç bataryaları için özellikle katot malzemeleridir, özellikle LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Sistemin güç bataryası, gelecekte yeni enerji araçlarının güç bataryalarının ana yönlerinden biri olan hızlı şarj ve deşarja ulaşabilir. Yüksek enerji yoğunluğuna sahip NCA katot malzemeleri, yüksek kaliteli 3C ürün bataryalarında ve yeni enerji araç güç bataryalarında bir yere sahiptir, ancak yüksek maliyetli, sert batarya üretim ortamı ve diğer faktörler geniş uygulama alanını sınırlandırmaktadır. Lityum demir fosfat, potasyum manganat ve NCA katot malzemeleri, mevcut katot malzemesi yapısında her zaman belirli bir pozisyonda bulunur. Katmanlı lityum bakımından zengin manganez esaslı malzeme, en yüksek enerji yoğunluğuna sahip yeni nesil sanayileşmiş katod malzemesidir ve pazarın geniş uygulama umutları vardır. Ancak, geri dönüşü olmayan yüksek kapasite ve kendi yapısal sorunlarından kaynaklanan düşük oranlı performans sorunlarının araştırmacılar tarafından halen yapılması gerekmektedir. Geniş kapsamlı çalışma.
1990'lı yıllarda lityum-iyon pillerin ticarileşmesinden bu yana, karbon malzemeler lityum-iyon pillerde yaygın olarak kullanılmaktadır ve lityum-iyon piller için temel malzemeler olmaya devam edecektir. Yeni karbon anotunda gelecekteki gelişme, gelecekteki güç ve yüksek enerjili pillerin ihtiyaçlarını karşılamak için yüksek güçlü grafit anotlar ve grafit olmayan yüksek kapasiteli karbon anotlar üzerinde yoğunlaşacaktır. Karbon iletken maddelerin batarya performansı üzerinde önemli bir etkisi vardır. Yeni iletken maddelerin araştırılması, karbon nanotüpleri ve grafen gibi yeni karbon malzemelerinin birleştirilmesiyle elde edilen yüksek iyonik ila karakteristik karbon siyahı ve kompozit iletken maddelerin geliştirilmesine odaklanacaktır. Özel ve iki boyutlu esnek yapı nedeniyle, karbon nanotüp kompozit iletken maddeler son yıllarda lityum iyon piller alanında yaygın olarak kullanılmaktadır. Karbon nanotüplerin ve grafen kompozit elektrot malzemelerinin, uygun elektrokimyasal performansla geliştirilip kullanımdan sonra, yüksek kapasiteli lityum-iyon pillerde ve lityum-iyon güç pillerinde yaygın olarak kullanılması beklenmektedir.
Lityum-iyon pil pazarının durumu ve gelişme eğilimi
Lityum-iyon akü pazarı her zaman üç ana pazara ayrılabilir: tüketici elektroniği pazarı, elektrikli araç pazarı, endüstriyel ve enerji depolama uygulamaları pazarı. Birincisi genellikle 3C küçük lityum-iyon akü pazarı olarak anılır ve ikincisi güç lityum-iyon akü pazarıdır.
Lityum-iyon pil endüstrisinin gelişimi, 3C endüstrisinde 20 yıldan fazla bir süredir yoğunlaşmıştır ve piyasada daha az enerji harcayan ve saf elektrikli araçlar ve hibritleri içeren güç pilleri (anında büyük akım gerektiren) için kullanılmaktadır. Elektrikli araçlar Araçlar, orta ve büyük UPS'ler, güneş enerjisi, büyük enerji akümülatörleri, elektrikli el aletleri, elektrikli motosikletler, elektrikli bisikletler, havacılık ekipmanları ve uçak aküleri. Temel nedenlerden biri, geçmişte lityum pillerde kullanılan lityum kobalt oksit katod malzemesinin (en yaygın lityum iyon pil olan LiCoO2), delinme, çarpışma, yüksek sıcaklık ve benzeri özel ortamlara uygulanması pahalı ve zor olmasıdır. düşük sıcaklık. Daha da önemlisi, insanların güvenlik için mutlak gerekliliklerini yerine getirememekle eleştirildi. İş arkadaşları, lityum kobalt oksit piller hızlı şarj etme amacını başaramaz ve ikincil kirliliği tamamen önlerler ve aşırı şarj veya aşırı deşarjı önlemek için koruma devreleri tasarlamalıdır, aksi takdirde Sony pilinin patlamasına neden olsa bile patlamaya ve diğer tehlikelere neden olur global NB markası, geri dönüşüme büyük yatırım yaptı.
Halen, küresel ve Çin lityum-iyon batarya satışları, pazar payı düşmesine rağmen, tüketici elektroniği pazarında yoğunlaşmıştır. 2012 yılında dünya genelinde satılan 38.176 milyon kWh lityum iyon akünün% 72.28'i tüketici elektroniği pazarındaydı. Çin pazarında bu oran% 65.40 oldu (lityum-iyon pillerin toplam satışları 66.20 milyon kWh). 2012 yılında, dünyadaki cep telefonları için toplam lityum-iyon pil miktarı 2011 yılında 1.094.20 milyon kWh'den düşük olan 108.600.100 kWh'dir. Ancak, Çin pazarında, cep telefonları için toplam lityum-iyon pil sayısı % 6.30 oranında artmıştır. Çin'de akıllı telefonlar geleneksel özellikli telefonların yerini hızla alıyor. Günümüzde akıllı telefonların çoğu bir günden daha uzun bir süredir akü tüpleriyle donatılmıştır; bu, lityum-iyon akülerin enerji yoğunluğu iki katına çıksa bile talebi karşılamanın zor olduğu anlamına gelir. Bu nedenle, bir süre için, tüketici elektroniğinin herhangi bir zamanda şarj olduğu mobil güç pazarı hızla büyüyecek. 2012 yılında,% 80'inden fazlası Çin pazarında yapılan ve Çin pazarında bu pazardaki öncü güç olan 52.20 milyon kWh tüketen 1.23 milyon kWh mobil güç lityum-iyon aküye olan küresel talep. Çin'in tablet PC pazarı da hızla ve istikrarlı bir şekilde gelişiyor. Yıllık büyüme oranı, küresel ortalamanın üzerindedir. Tablet PC satışlarındaki hızlı artış, lityum-iyon pil satışlarını doğrudan artırdı. 2012 yılında, Çin'deki tablet PC'ler için lityum iyon pillerin satış hacmi 284.900'e ulaştı. kWh,% 91.97'lik bir artış.
Endüstriyel ve enerji depolama pazarında kullanılan lityum-iyon batarya esas olarak üç kategoriye ayrılmıştır: elektrikli el aletleri, mobil baz istasyonu güç kaynakları ve rüzgar enerjisi üretimi. 2012 yılında, dünyadaki lityum-iyon bataryalara olan toplam talep, endüstriyel ve enerji depolama pazarında% 12.25'e varan 4.736 milyon kWh; Çin piyasasında toplam 731.500 kWh lityum-iyon pil tüketildi, bu oran% 15,65, yani küreselden daha yüksek.