Нові енергетичні технології визнані високотехнологічними в 21 столітті. Будучи важливою частиною нового енергетичного поля, індустрія батарей стала новою гарячою точкою в глобальному економічному розвитку. В даний час літій-іонні батареї широко використовуються як важливий джерело енергії. В області електронних комунікацій або транспорту вона відіграє надзвичайно важливу роль і має широкі перспективи застосування.
Літій-іонний акумулятор є своєрідною вторинною батареєю. Це новий тип батареї, розроблений на базі літієвої батареї. Вона в основному спирається на іони літію, що рухаються між позитивним і негативним електродами для роботи. З 1970-х років були введені та широко використовуються різні високоефективні літієві батареї з первинною енергією з використанням металевого літію як негативний електрод.
Літій-іонний акумулятор має високу робочу напругу, високу питому енергію, велику ємність, малий саморозряд, хороший цикл, тривалий термін служби, малу вагу і малий розмір. Вона є представником сучасних високопродуктивних акумуляторів і є портативним електронним пристроєм, таким як мобільні телефони та ноутбуки. Очікується, що ідеальне джерело живлення в майбутньому стане одним з основних джерел енергії для електричних транспортних засобів та бездротових електроінструментів.
Історія розвитку літій-іонних акумуляторних батарей в Китаї не довга, але розвивається дуже швидко. У 2012 році загальний обсяг виробництва іонних акумуляторів в Китаї досяг 4,18 млрд. Дол. На міжнародному ринку літій-іонних акумуляторів Китай, Японія і Південна Корея сформували триногу. Технологічний розвиток літій-іонних акумуляторних батарей в Китаї розпочався з імітації іноземних зрілих технологій. У процесі, інновації процесу є головним досягненням раннього розвитку промисловості літій-іонних батарей Китаю. В останні роки, зі зростаючими інвестиціями в технологічні інновації, Китай Літій-іонні акумуляторні батареї швидко розвивалися з точки зору технологічних інновацій і сформували базову конкурентоспроможність промислового ядра і накопичили певні технологічні переваги в деяких галузях.
Стан досліджень та тенденції розвитку матеріалів літій-іонних акумуляторів
Основними структурами літій-іонних батарей є позитивний електрод, негативний електрод, електроліт, здатний проводити іони літію, і сепаратор, що відокремлює позитивний і негативний електроди. Електрохімічна робота літій-іонних батарей залежить в основному від структури і властивостей електродних матеріалів і використовуваних діелектричних матеріалів. Зокрема, вибір і якість електродних матеріалів безпосередньо визначають характеристики і ціну літій-іонного акумулятора.
В даний час дослідження на катодних матеріалах літій-іонних акумуляторів в основному орієнтовані на оксид літій-кобальту і нікелат літію. У той же час, підйом деяких нових катодних матеріалів (таких як Li-Mn-O матеріали і провідні полімери) також є матеріалом катода для літій-іонних акумуляторів. Розробка ввела нову життєздатність, і це важливий зміст дослідження в цій області, щоб знайти нову систему для розробки літій-іонних матеріалів вторинного катодного батареї з високою напругою, високою питомою ємністю і хорошими характеристиками циклу. В даний час матеріали позитивних електродів літій-іонних батарей все ще є оксидами перехідних металів, такими як LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 та їх композиційні матеріали. З 2005 по 2010 рр. Літієво-іонні батареї перетворюються на матеріали з високою енергетичною щільністю з полімерного катодного матеріалу та органічних сульфідів і неорганічних сульфідів. Нове покоління катодних матеріалів. До матеріалів анодних літій-іонних батарей відносяться головним чином вуглецеві матеріали, металеві сплави літію, оксиди металів, нітриди металів, нано-силікони тощо. -Силікони стали гарячими точками для досліджень і розробок. . Електролітний матеріал літій-іонного акумулятора в основному використовується для електролізу його розчинника в безводну органічну речовину, і більшість з них використовують змішані розчинники, такі як EC-DMC і PC-DMC. LiPF6 є найбільш часто використовуваною струмопровідною сіллю.
Для матеріалів катодного літій-іонного акумулятора катодні матеріали оксиду літію все ще мають сильну життєздатність у майбутньому. У поточній комерційній системі літій-іонних акумуляторів батареї оксиду літій-кобальту залежать від високої напруги відключення заряду і високої напруги. Перевагою є досі бажана система батареї для високоякісних продуктів 3C батареї; в той час як шаруватий катодний матеріал LiNixCo1 – x – yMnyO2 не тільки має високу щільність енергії, але також має властивості безпеки матеріалу, стійкість циклу, високі температурні показники і вартість підготовки. Це відносно відмінно. Частка катодних матеріалів, що використовуються у світі, з кожним роком збільшувалася. Він не тільки поступово замінив деякі види застосування оксидів літію кобальту, але також виник у застосуванні нових енергетичних акумуляторних батарей. Це один з найбільш перспективних катодних матеріалів у майбутньому. У найближчому майбутньому основним напрямком літієво-іонних провідних катодних матеріалів все ще переважає оксид літій-кобальту і матеріали LiNixCo1 – x – yMnyO2. Матеріали на основі фосфату заліза і шпінелі на основі марганцю не тільки мають низьку вартість підготовки та переваги ресурсів, але також мають відмінну безпеку та стабільність циклу. Вони є кращими матеріалами для катодних батарей, особливо LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Силова батарея системи може досягати швидкого заряду і розряду, що є одним з основних напрямків нових енергетичних батарей енергії автомобіля в майбутньому. Матеріали катода з високою енергією NCA мають місце в батареях високого класу 3C і нових акумуляторних батареях для енергоресурсів, але висока вартість, жорстке середовище виробництва акумуляторів і інші фактори обмежують його широке застосування. Фосфат заліза літію, манганат калію, а також катодні матеріали NCA завжди займали певну позицію в поточній структурі матеріалу катода. Багатошаровий матеріал на основі марганцю, що базується на літії, є матеріалом нового катодного матеріалу нового покоління з найвищою щільністю енергії, і ринок має широкі перспективи застосування. Проте, проблеми високого незворотного потенціалу та низьких показників показників, спричинені його власними структурними проблемами, все ще мають виконуватися дослідниками. Поглиблене вивчення.
З комерціалізації літій-іонних батарей у 1990-х роках, вуглецеві матеріали широко використовувалися в літій-іонних батареях і продовжуватимуть бути ключовими базовими матеріалами для літій-іонних батарей. У новому вуглецевому аноді майбутній розвиток буде зосереджено на високоактивних графітових анодах і неграфітових вуглецевих анодах для задоволення потреб майбутніх енергетичних і високоенергетичних батарей. Водопровідні агенти мають важливий вплив на продуктивність акумулятора. Дослідження нових провідних агентів будуть зосереджені на розробці високо-іонних до характерних вуглецевих сажах і композитних провідних агентів, отриманих шляхом приготування нових вуглецевих матеріалів, таких як вуглецеві нанотрубки і графен. Завдяки спеціальній і двовимірній гнучкої структури, вуглецеві нанотрубки композитні провідні агенти широко використовуються в області літій-іонних батарей в останні роки. Очікується, що вуглецеві нанотрубки та матеріали з графенових композитних електродів будуть широко використовуватися в літій-іонних акумуляторах високої ємності та літій-іонних акумуляторних батареях після поліпшення відповідних електрохімічних характеристик та оптимізації використання.
Стан ринку літій-іонних акумуляторів і тенденції розвитку
Ринок літій-іонних акумуляторів завжди можна розділити на три основні ринки: ринок споживчої електроніки, ринок електричних транспортних засобів, ринок промислових та енергозберігаючих додатків. Перший звичайно згадується як 3c малий lithium-ion ринок батареї, та останні два являють собою енергетичний lithium-ion ринок батареї.
Розвиток літій-іонних акумуляторних батарей був сконцентрований в галузі 3C вже понад 20 років, і він менше використовується на ринку для великих акумуляторів енергії та енергетичних батарей (миттєво вимагають великих струмів), що охоплює чисті електричні транспортні засоби та гібрид електромобілі. Транспортні засоби, середні та великі ДБЖ, сонячна енергія, великі акумулятори енергії, електричні ручні інструменти, електричні мотоцикли, електричні велосипеди, аерокосмічне обладнання та авіаційні батареї. Однією з основних причин є те, що катодний матеріал літій-кобальтового оксиду (LiCoO2, який є найпоширенішим літій-іонним акумулятором), що використовується в літієвих батареях, дорого коштував і важко застосовувати до спеціальних середовищ, таких як прокол, зіткнення, висока температура і низька температура. Що ще важливіше, його критикують за те, що він не відповідає абсолютним вимогам людей щодо безпеки. Колеги, батареї оксиду літію кобальту не можуть досягти мети швидкої зарядки і повністю уникнути вторинного забруднення, і повинні розробити схеми захисту для запобігання перезарядки або надмірної розрядки, інакше це призведе до вибуху та інших небезпек, навіть якщо вибух батареї Sony призведе глобальна Індустрія бренда NB вклала значні кошти в переробку.
В даний час глобальні і китайські продажі літій-іонних акумуляторів зосереджені в основному на ринку споживчої електроніки, хоча її частка на ринку знижується. У 2012 році 72,28% літій-іонних батарей з 38,176 млн. КВт-год., Проданих у всьому світі, були на ринку споживчої електроніки. На китайському ринку співвідношення склало 65,40% (загальний обсяг продажів літій-іонних батарей склав 66,20 млн. КВт * год.). У 2012 році загальна кількість літій-іонних акумуляторів для мобільних телефонів у світі становила 108,6 млн. КВт · год, що нижче, ніж у 2011 році 1094,2 млн. КВт-год. Однак на китайському ринку загальна кількість літій-іонних акумуляторів для мобільних телефонів збільшилася на 6,30%. У Китаї смартфони швидко замінюють традиційні телефони. В даний час більшість смартфонів обладнані акумуляторними трубами менше ніж за день, а це означає, що навіть якщо щільність енергії літій-іонних акумуляторів подвоюється, важко задовольнити попит. Тому, на деякий час, ринок мобільної енергії, де споживча електроніка заряджається в будь-який час, буде швидко зростати. У 2012 році глобальний попит на 1,23 млн. КВт-год мобільних літій-іонних акумуляторів, більше 80% яких виробляється в Китаї, з яких китайський ринок споживав 52,20 млн. КВт · год, що є провідною силою на цьому ринку. Ринок планшетних ПК Китаю також розвивається швидко і неухильно. Щорічні темпи зростання перевищують середньосвітові показники. Швидке збільшення продажів планшетних ПК безпосередньо збільшило продажі літій-іонних акумуляторів. У 2012 році обсяг продажів літій-іонних акумуляторів для планшетних ПК в Китаї досяг 284,900. кВт · год, що на 91,97% більше.
Літій-іонний акумулятор, що використовується на ринку промислового та енергетичного зберігання, в основному ділиться на три категорії: електроінструменти, мобільні базові станції, джерела енергії вітру. У 2012 році загальний попит на літій-іонні акумулятори у світі, промисловий ринок і ринок зберігання енергії споживали 4,736 млн. КВт · год, що становить 12,25%; Китайський ринок споживав в цілому 731,500 кВт-год літій-іонних акумуляторів, частка становить 15,65%, що вище, ніж у світовому.