Az új energiatechnológia a 21. században elismert high-tech technológia. Az új energiaágazat fontos részeként az akkumulátoripar új forró helyévé vált a globális gazdasági fejlődésben. Jelenleg a lítium-ion akkumulátorokat széles körben használják fontos energiaforrásként. Függetlenül attól, hogy az elektronikus kommunikáció vagy a szállítás területén van-e, rendkívül fontos szerepet játszik, és széles körű alkalmazási lehetőségekkel rendelkezik.
A lítium-ion akkumulátor egyfajta másodlagos akkumulátor. Ez egy új típusú akkumulátor, amelyet lítium elem alapján fejlesztettek ki. Elsősorban a pozitív és a negatív elektródák között működő lítiumionokra támaszkodik. Az 1970-es évek óta számos nagy specifikus energia lítium-primer elemet használtak, amelyek negatív elektródként lítiumfémeket használnak, és széles körben használják.
A lítium-ion akkumulátor magas üzemi feszültséggel, nagy fajlagos energiával, nagy kapacitással, kis önkisüléssel, jó ciklussal, hosszú élettartammal, könnyű súlygal és kis méretgel rendelkezik. A modern, nagy teljesítményű akkumulátorok képviselője, és hordozható elektronikus eszköz, például mobiltelefonok és notebook számítógépek. Az ideális áramforrás a jövőben az elektromos járművek és a vezeték nélküli elektromos szerszámok egyik fő energiaforrásává válik.
A lítium-ion akkumulátor-ipar fejlődési története Kínában nem hosszú, de nagyon gyorsan fejlődik. 2012-ben a kínai ionos akkumulátorok teljes kibocsátása elérte a 4,18 milliárdot. A nemzetközi lítium-ion akkumulátor piacon Kína, Japán és Dél-Korea háromlábú helyzetet teremtett. A kínai lítium-ion akkumulátor ipar technológiai fejlődése a külföldi érett technológiák utánzásával kezdődött. A folyamat során a folyamat innovációja a kínai lítium-ion akkumulátor-ipar korai fejlesztésének fő eredménye. Az elmúlt években, a növekvő beruházásokkal a technológiai innovációban, Kína A lítium-ion akkumulátor ipar gyorsan fejlődött a technológiai innováció terén, és alapvető ipari versenyképességet teremtett, és bizonyos területeken bizonyos technológiai előnyöket gyűjtött össze.
A lítium-ion akkumulátorok kutatási állapota és fejlődési trendje
A lítium-ion akkumulátorok fő szerkezete pozitív elektróda, negatív elektróda, lítiumionokat vezető elektrolit, valamint a pozitív és negatív elektródákat elválasztó szeparátor. A lítium-ion akkumulátorok elektrokémiai teljesítménye elsősorban az alkalmazott elektród anyagok és dielektromos anyagok szerkezetétől és tulajdonságaitól függ. Különösen az elektród anyagok kiválasztása és minősége közvetlenül meghatározza a lítium-ion akkumulátor jellemzőit és árát.
Jelenleg a lítium-ion akkumulátorok katódanyagainak kutatása főként a lítium-kobalt-oxidra és a lítium-nikkelre koncentrál. Ugyanakkor az új katódanyagok (pl. Li-Mn-O anyagok és vezetőképes polimerek) emelkedése a lítium-ion akkumulátorok katódja. A fejlesztés új életerőt adott, és fontos kutatási tartalom ezen a területen, hogy új rendszert találjon a nagyfeszültségű, nagy fajlagos kapacitású és jó ciklusteljesítményű lítium-ion másodlagos akkumulátor katódanyagok fejlesztésére. Jelenleg a lítium-ion akkumulátorok pozitív elektródanyagai még mindig átmenetifém-oxidok, például LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 és kompozit anyagok. 2005-től 2010-ig a nagy energiasűrűségű polimer katód anyagok és a szerves szulfidok és a szervetlen szulfidok lítium-ion elemekké válnak. A katódanyagok új generációja. A lítium-ion akkumulátorok anódanyagai főként szén-dioxid-anyagok, lítium-fémötvözetek, fém-oxidok, fém-nitridek, nano-szilikonok stb. Közé tartoznak. Ezek közül a szén-dioxid-anyagok a kereskedelmi negatív elektródanyagok, a lítium-fémötvözetek és a nano-ötvözetek. a szilikonok a kutatás és fejlesztés forró pontjaivá váltak. . A lítium-ion akkumulátor elektrolit anyagát főként az oldószer vízmentes szerves anyagként történő elektrolízisére használják, és a legtöbbjük vegyes oldószereket, például EC-DMC-t és PC-DMC-t használ. A LiPF6 a leggyakrabban használt só.
A lítium-ion akkumulátor katódanyagok esetében a lítium-kobalt-oxid katód anyagok a jövőben még mindig erős életerővel rendelkeznek. A jelenlegi lítium-ion akkumulátor rendszerben a lítium-kobalt-oxid akkumulátorok a magas töltési határoló feszültségre és a nagyfeszültségű szilárd sűrűségre támaszkodnak. Az előnye még mindig az előnyben részesített akkumulátorrendszer a 3C-os csúcskategóriás termékeknél; míg a rétegelt LiNixCo1 – x – yMnyO2 katód anyaga nem csak nagy energiasűrűségű, hanem az anyagbiztonság, a ciklusstabilitás, a magas hőmérsékleti teljesítmény és az előkészítési költség tulajdonságai is. Ez viszonylag kiváló. A világszerte használt katódanyagok aránya évről évre nőtt. Nemcsak fokozatosan váltotta fel a lítium-kobalt-oxid anyagok néhány alkalmazását, hanem az új energiahordozó akkumulátorok alkalmazása során is megjelent. A jövőben az egyik legígéretesebb katódanyag. A közeljövőben a lítium-ionhuzal katód anyagok fő iránya még mindig a lítium-kobalt-oxid és a LiNixCo1 – x – yMnyO2-anyagok dominálnak. A lítium vasfoszfát és a spinel mangán alapú anyagok nemcsak alacsonyabb előállítási költségekkel és erőforrás-előnyökkel rendelkeznek, hanem kiváló biztonsági és ciklikus stabilitással is rendelkeznek. Ezek az előnyös katódanyagok az akkumulátorokhoz, különösen a LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. A rendszer tápellátási akkumulátora gyors töltést és kisütést érhet el, amely a jövőben az új energiahordozó akkumulátorok egyik fő iránya. A nagy energiájú sűrűségű NCA katódanyagok helyet foglalnak el a high-end 3C termékelemekben és az új energiahordozó akkumulátorokban, de a magas költség, a kemény akkumulátor gyártási környezet és más tényezők korlátozzák az alkalmazások széles körét. A lítium-vas-foszfát, a kálium-manganát és az NCA katód anyagok mindig az adott katód anyagszerkezetben bizonyos helyet foglalnak el. A rétegelt lítiumban gazdag mangán alapú anyag a legmagasabb energia-sűrűségű következő generációs ipari katódanyag, és a piac széles körű alkalmazási kilátásokkal rendelkezik. Ugyanakkor a saját strukturális problémái által okozott nagy visszafordíthatatlan kapacitású problémákat és a gyenge ütemű teljesítményeket továbbra is a kutatóknak kell elvégezniük. Alapos tanulmány.
A kilencvenes években a lítium-ion akkumulátorok forgalmazása óta a lítium-ion akkumulátorokban széles körben használják a szénanyagokat, és továbbra is a lítium-ion akkumulátorok alapvető alapanyagai lesznek. Az új szén-anódban a jövőbeni fejlesztés a nagy teljesítményű grafit anódokra és a nem grafit nagy kapacitású szén-anódokra fog összpontosítani, hogy megfeleljen a jövőbeli energia- és nagy energiájú akkumulátorok igényeinek. A szénvezető anyagok fontos hatással vannak az akkumulátor teljesítményére. Az új vezetőképes szerek kutatása nagy koncentrációjú, nagy szénatomszámú, jellemző, korom- és kompozit vezetőképes anyagok kifejlesztésére összpontosít, amelyeket új szénanyagok, például szén nanocsövek és grafén összekeverésével állítanak elő. A speciális és kétdimenziós rugalmas szerkezetnek köszönhetően az elmúlt években a lítium-ion akkumulátorok területén széles körben használják a szén nanocsövű kompozit vezetőképes anyagokat. A szén nanocsövek és a grafén kompozit elektród anyagok várhatóan széles körben alkalmazandók a nagy kapacitású lítium-ion akkumulátorokban és a lítium-ion akkumulátorokban, miután a megfelelő elektrokémiai teljesítményt javították és optimalizálták.
Lítium-ion akkumulátor-piaci állapot és fejlesztési trend
A lítium-ion akkumulátor-piac mindig három fő piacra osztható: a fogyasztói elektronikai piacra, az elektromos járműpiacra, az ipari és energia tároló alkalmazások piacára. Az előbbieket általában 3C kis lítium-ion akkumulátor-piacnak nevezik, az utóbbi kettő pedig a lítium-ion akkumulátor-piac.
A lítium-ion akkumulátor-ipar fejlesztése több mint 20 éve koncentrálódott a 3C-i iparágban, és kevésbé használatos a nagyobb energiatárolók és a nagy teljesítményű akkumulátorok piacán. elektromos járművek. Járművek, közepes és nagy UPS, napenergia, nagy energiatároló akkumulátorok, elektromos kéziszerszámok, elektromos motorkerékpárok, elektromos kerékpárok, repülőgép-berendezések és repülőgépek. Ennek egyik fő oka az, hogy a lítium-akkumulátorokban a lítium-akkumulátorokban használt lítium-kobalt-oxid katódanyag (LiCoO2, amely a leggyakoribb lítium-ion akkumulátor) a múltban költséges és nehezen alkalmazható olyan speciális környezetekben, mint a szúrás, ütközés, magas hőmérséklet és alacsony hőmérséklet. Ennél is fontosabb, hogy kifogásolták, hogy nem felel meg az emberek abszolút biztonsági követelményeinek. Kollégák, a lítium-kobalt-oxid akkumulátorok nem tudják elérni a gyors töltés célját, és teljesen elkerülik a másodlagos szennyezést, és meg kell tervezniük a védőáramköröket, hogy megakadályozzák a túlterhelést vagy túlterhelést. globális A márka NB iparág jelentős mértékben fektetett be az újrahasznosításba.
Jelenleg a globális és a kínai lítium-ion akkumulátorok értékesítése főként a fogyasztói elektronikai piacon koncentrálódik, bár piaci részesedése csökken. 2012-ben a világszerte értékesített 38.176 millió kWh lítium-ion akkumulátor 72,28% -a volt a fogyasztói elektronikai piacon. A kínai piacon az arány 65,40% volt (a lítium-ion akkumulátorok összértéke 66,20 millió kWh). 2012-ben a világon a mobil telefonok lítium-ion akkumulátorainak összmennyisége 108 600 100 kWh volt, ami alacsonyabb, mint a 2011-es 1,094,20 millió kWh. A kínai piacon azonban a lítium-ion akkumulátorok száma a mobiltelefonok számára 6,30% -kal nőtt. Kínában az okostelefonok gyorsan cserélik a hagyományos telefonokat. Jelenleg a legtöbb okostelefon kevesebb mint egy napra van ellátva akkumulátorcsővel, ami azt jelenti, hogy még ha a lítium-ion akkumulátorok energiasűrűsége megduplázódik, nehéz kielégíteni a keresletet. Ezért a jövőben a mobilhálózat, ahol a fogyasztói elektronika bármikor töltődik, gyorsan növekedni fog. 2012-ben a globális kereslet 1,23 millió kWh mobil teljesítményű lítium-ion akkumulátorok, amelyek több mint 80% -át gyártják Kínában, amelyből a kínai piac fogyasztott 52,20 millió kWh, ami a vezető erő ezen a piacon. Kína táblaszámítógép-piaca is gyorsan és folyamatosan fejlődik. Az éves növekedési ütem magasabb, mint a globális átlag. A táblaszámítógép-értékesítés gyors növekedése közvetlenül növelte a lítium-ion akkumulátorok értékesítését. 2012-ben Kínában a táblaszámítógépek lítium-ion akkumulátorainak értékesítési volumene 284 900 volt. kWh, 91,97% -os növekedés.
Az ipari és energia tároló piacon használt lítium-ion akkumulátor főként három kategóriába sorolható: elektromos szerszámok, mobil bázisállomás tápegységek és szélenergia-termelés. 2012-ben a lítium-ion akkumulátorok teljes kereslete a világon, az ipari és energia tároló piac 4,736 millió kWh-t fogyasztott, ami 12,25% -ot tett ki; A kínai piac összesen 731 500 kWh lítium-ion akkumulátorokat fogyasztott, aránya 15,65%, ami magasabb, mint a globális.