Ny energiteknologi er anerkendt som en højteknologi i det 21. århundrede. Som en vigtig del af det nye energifelt er batterierhvervet blevet et nyt hot spot i den globale økonomiske udvikling. På nuværende tidspunkt er lithium-ion-batterier blevet anvendt som en vigtig energikilde. Uanset om det er inden for elektronisk kommunikation eller transport spiller hun en yderst vigtig rolle og har brede applikationsudsigter.
Lithium-ion batteri er en slags sekundært batteri. Det er en ny type batteri udviklet på basis af lithiumbatteri. Det er hovedsagelig afhængig af lithiumioner, som bevæger sig mellem de positive og negative elektroder til arbejde. Siden 1970'erne er forskellige lithium-primære batterier med højt specificeret energi, der anvender lithiummetal som en negativ elektrode, blevet indført og anvendt i vid udstrækning.
Lithium-ion batteri har høj driftsspænding, høj specifik energi, stor kapacitet, lille selvudladning, god cyklus, lang levetid, let vægt og lille størrelse. Det er en repræsentant for moderne højtydende batterier og er en bærbar elektronisk enhed som mobiltelefoner og bærbare computere. Den ideelle strømkilde forventes at blive en af de vigtigste strømkilder til elbiler og trådløse elværktøjer i fremtiden.
Udviklingshistorien for litiumionbatteriindustrien i Kina er ikke lang, men udvikler sig meget hurtigt. I 2012 nåede den totale produktion af ionbatterier i Kina til 4,18 mia. På det internationale marked for lithiumionbatterier har Kina, Japan og Sydkorea dannet en trebenet situation. Den teknologiske udvikling af Kinas litiumionbatteriindustri begyndte med imitering af udenlandsk moden teknologi. I processen er procesfornyelse den primære præstation af den tidlige udvikling af Kinas litiumionbatteribranche. Kina har i de senere år udviklet sig hurtigt med hensyn til teknologisk innovation og har dannet en grundlæggende industriel kernekonkurrenceevne og har akkumuleret visse teknologiske fordele på visse områder.
Forskningsstatus og udviklingstrend for lithium-ion-batterimaterialer
De vigtigste strukturer af lithiumionbatterier er en positiv elektrode, en negativ elektrode, en elektrolyt, der er i stand til at lede lithiumioner og en separator, der adskiller de positive og negative elektroder. Den elektrokemiske ydeevne af lithium-ion batterier afhænger hovedsageligt af strukturen og egenskaberne af elektrodematerialerne og de anvendte dielektriske materialer. Specielt bestemmer valget og kvaliteten af elektrodematerialerne direkte karakteristika og pris på lithium-ion-batteriet.
På nuværende tidspunkt fokuserer forskning på katodematerialer af lithiumionbatterier primært på lithium koboltoxid og lithiumnickelat. Samtidig er stigningen af nogle nye katodematerialer (såsom Li-Mn-O materialer og ledende polymerer) også katodematerialet til lithiumionbatterier. Udviklingen har injiceret ny vitalitet, og det er et vigtigt forskningsindhold på dette område at finde et nyt system til udvikling af lithiumion sekundære batterikatode materialer med høj spænding, høj specifik kapacitet og god cyklus ydeevne. På nuværende tidspunkt er de positive elektrodematerialer af lithiumionbatterier stadig overgangsmetaloxider, såsom LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 og deres kompositmaterialer. Fra 2005 til 2010 bliver polymerekodematerialer med høj energidensitet og organiske sulfider og uorganiske sulfider lithiumionbatterier. En ny generation af katodematerialer. Anodmaterialerne i lithiumionbatterier omfatter hovedsageligt carbonmaterialer, lithiummetallegeringer, metaloxider, metalnitrider, nanosiliconer osv. Blandt dem er kulstofmaterialer de vigtigste negative elektrodematerialer til kommercielle anvendelser og lithiummetallegeringer og nano -siliconer er blevet hot spots for forskning og udvikling. . Elektrolytmaterialet af lithiumionbatteri bruges hovedsageligt til at elektrolyse dets opløsningsmiddel i vandfrit organisk materiale, og de fleste bruger blandede opløsningsmidler som EC-DMC og PC-DMC. LiPF6 er det mest almindeligt anvendte ledende salt.
For lithium-ion-batteri katode materialer, lithium kobolt oxid katode materialer stadig har stærk vitalitet i fremtiden. I det nuværende kommercielle lithium-ion-batterisystem er lithium koboltoxidbatterier afhængige af deres høje spændingsspændingsspænding og højspændingsfast massefylde. Fordelen er stadig det foretrukne batterisystem til avancerede 3C batteriprodukter; mens det lagdelte LiNixCo1-x-yMnyO2-katodemateriale ikke kun har en høj energitæthed, men har også egenskaberne for materialesikkerhed, cyklussikkerhed, høj temperaturydelse og forberedelseskost. Det er relativt fremragende. Andelen af katodematerialer, der anvendes i verden, er steget år for år. Det har ikke kun gradvist erstattet nogle anvendelser af lithium koboltoxidmaterialer, men også fremkaldt i anvendelsen af nye energikøretøjsbatterier. Det er et af de mest lovende katodematerialer i fremtiden. I den nærmeste fremtid domineres mainstream retningen af lithium ion wire-katode materialer stadig af lithium koboltoxid og LiNixCo1-x-yMnyO2 materialer. Lithium jernphosphat og spinel manganbaserede materialer har ikke kun lavere forberedelsesomkostninger og ressourcefordele, men har også fremragende sikkerheds- og cykelstabilitet. De er de foretrukne katodematerialer til effektbatterier, især LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Systemets strømbatteri kan opnå hurtig opladning og udladning, hvilket er en af hovedretningerne for nye energikøretøjs batterier i fremtiden. High-energy density NCA-katodematerialer har et sted i high-end 3C-batterier og nye energikøretøjs-batterier, men med høj pris, hårdt batterifremstillingsmiljø og andre faktorer begrænse dets brede anvendelsesområde. Lithiumjernphosphat-, kaliummanganat- og NCA-katodematerialer har altid haft en vis position i den nuværende katodematerialestruktur. Det lagdelte lithiumrige manganbaserede materiale er det næste generations industrialiserede katodemateriale med den højeste energitæthed, og markedet har brede anvendelsesmuligheder. Problemerne med høj irreversibel kapacitet og dårlig præstation, der skyldes egne strukturelle problemer, skal dog stadig udføres af forskere. Dybtgående undersøgelse.
Siden kommercialiseringen af lithium-ion-batterier i 1990'erne har carbonmaterialer været anvendt i vid udstrækning i lithium-ion-batterier og vil fortsat være de vigtigste basismaterialer til lithium-ion-batterier. I den nye carbonanode vil den fremtidige udvikling fokusere på grafikkanoder med høj effekt og ikke-grafit carbon-anoder med høj kapacitet for at imødekomme fremtidens energi- og højenergibatterier. Kulstofledende stoffer har en vigtig indvirkning på batteriets ydeevne. Forskningen fra nye ledende midler vil fokusere på udvikling af højioniske til karakteristiske carbon black og sammensatte ledende midler opnået ved sammensætning af nye carbonmaterialer såsom carbon nanorør og grafen. På grund af den specielle og todimensionelle fleksible struktur har carbon-nanotubesammensætninger været anvendt i vid udstrækning inden for litiumionbatterier i de seneste år. Carbon nanorør og grafen komposit elektrode materialer forventes at blive udbredt i lithium-ion batterier og lithium-ion batterier med høj kapacitet efter at være forbedret med passende elektrokemisk ydelse og optimeret i brug.
Lithium-ion batteri marked status og udvikling tendens
Litiumionbatteriet kan altid opdeles i tre store markeder: forbrugerelektronikmarkedet, elmarkedet, industri- og energilagringsmarkedet. Den førstnævnte er generelt refereret til som det 3C lille lithium-ion batteri marked, og de sidstnævnte er lithium-ion batteri markedet.
Udviklingen af lithiumionbatteriindustrien har været koncentreret i 3C-industrien i mere end 20 år, og den er mindre anvendt på markedet for større energilagring og batterier (øjeblikkeligt kræver store strømme), der dækker rene elbiler og hybrid elektriske køretøjer. Køretøjer, mellemstore og store UPS, solenergi, store energilagringsbatterier, elektriske håndværktøjer, elektriske motorcykler, elektriske cykler, luftfartøjsudstyr og flybatterier. En af hovedårsagerne er, at lithium koboltoxidkatodematerialet (LiCoO2, som er det mest almindelige lithiumionbatteri), der anvendes i lithiumbatterier tidligere, er dyrt og vanskeligt at anvende på specielle miljøer som punktering, kollision, høj temperatur og lav temperatur. Endnu vigtigere er det blevet kritiseret for ikke at opfylde folks absolutte sikkerhedskrav. Kollegaer, lithium koboltoxidbatterier kan ikke opnå formålet med hurtig opladning og undgå fuldstændig sekundær forurening og skal designe beskyttelseskredse for at forhindre overladning eller overladning, ellers vil det forårsage eksplosion og andre farer, selvom eksplosionen af Sony-batteri forårsager global NB mærkebranchen har investeret meget i genanvendelse.
I øjeblikket er globale og kinesiske litiumionbatterier primært koncentreret på forbrugerelektronikmarkedet, selvom markedsandelen er faldende. I 2012 solgte 72,28% af de 38.176 millioner kWh lithiumionbatterier, der blev solgt på verdensplan, på markedet for forbrugerelektronik. På det kinesiske marked var forholdet 65,40% (det samlede salg af lithium-ion-batterier var 66,20 mio. KWh). I 2012 var den samlede mængde lithiumionbatterier til mobiltelefoner i verden 108.600.100 kWh, hvilket var lavere end 1.094.20 millioner kWh i 2011. På det kinesiske marked er det samlede antal lithiumionbatterier til mobiltelefoner steg med 6,30%. I Kina erstatter smartphones hurtigt traditionelle telefoner. I øjeblikket er de fleste smartphones udstyret med batterierør i mindre end en dag, hvilket betyder, at selv om energitætheden af lithium-ion-batterier er fordoblet, er det svært at imødekomme efterspørgslen. Derfor vil mobilmarkedet, hvor forbrugerelektronik opkræves til enhver tid, vokse hurtigt. I 2012 er den globale efterspørgsel efter lithiumionbatterier på 1,23 mio. KWh, hvoraf mere end 80% er fremstillet i Kina, hvoraf det kinesiske marked har forbrugt 52,20 mio. KWh, hvilket er den førende kraft i dette marked. Kinas tablet pc-marked udvikler sig også hurtigt og støt. Den årlige vækstrate er højere end det globale gennemsnit. Den hurtige stigning i salg af tablet pc'er har direkte øget salget af lithium-ion-batterier. I 2012 nåede salget af lithium-ion-batterier til tablet-pc'er i Kina 284.900. kWh, en stigning på 91,97%.
Det lithium-ionbatteri, der anvendes på markedet for industri og energi, er hovedsageligt opdelt i tre kategorier: elværktøj, mobilbasestationer og vindkraftproduktion. I 2012 forbrugte den samlede efterspørgsel efter lithium-ion-batterier i verden 4,736 mio. KWh, hvilket tegnede sig for 12,25%; Kinas marked forbruges i alt 731.500 kWh lithium-ion-batterier, andelen er 15,65%, hvilket er højere end det globale.