Ny energiteknologi er anerkjent som høyteknologisk i det 21. århundre. Som en viktig del av det nye energifeltet har batteribransjen blitt et nytt hotspot i den globale økonomiske utviklingen. For tiden har litiumionbatterier blitt mye brukt som en viktig energikilde. Enten i form av elektronisk kommunikasjon eller transport, spiller hun en ekstremt viktig rolle og har bred applikasjonsutsikter.
Litiumionbatteri er et slags sekundært batteri. Det er en ny type batteri utviklet på grunnlag av litiumbatteri. Det er hovedsakelig avhengig av litiumioner som beveger seg mellom de positive og negative elektrodene til arbeid. Siden 1970-tallet har ulike høyspesifikke litium-batterier med litiummetall som en negativ elektrode blitt innført og brukt mye.
Litiumionbatteri har høy driftsspenning, høy spesifikk energi, stor kapasitet, liten selvutladning, god syklus, lang levetid, lett vekt og liten størrelse. Det er en representant for moderne høyytelsesbatterier og er en bærbar elektronisk enhet som mobiltelefoner og bærbare datamaskiner. Den ideelle strømkilden forventes å bli en av de viktigste strømkildene til elektriske kjøretøy og trådløse verktøy i fremtiden.
Utviklingshistorien til litiumionbatteriindustrien i Kina er ikke lang, men utvikler seg veldig fort. I 2012 nådde totalproduksjonen av ionbatterier i Kina 4,18 milliarder kroner. I det internasjonale litiumionbatterimarkedet har Kina, Japan og Sør-Korea dannet en trebenet situasjon. Den teknologiske utviklingen av Kinas litiumionbatteribransjen begynte med å etterligne utenlandsk moden teknologi. I prosessen er prosessinnovasjon den viktigste oppnåelsen av den tidlige utviklingen av Kinas litiumionbatteriindustri. I de senere årene, med den økende investeringen i teknologiinnovasjon, har Kina litiumionbatteriindustrien utviklet seg raskt når det gjelder teknologisk innovasjon, og har dannet en grunnleggende industriell kjernekonkurranseevne, og har akkumulert visse teknologiske fordeler på enkelte felt.
Forskning Status og Utvikling Trend av Lithium Ion Battery Materials
Hovedkonstruksjonene av litiumionbatterier er en positiv elektrode, en negativ elektrode, en elektrolytt som er i stand til å lede litiumioner, og en separator som separerer de positive og negative elektrodene. Den elektrokjemiske ytelsen til litiumionbatterier avhenger hovedsakelig av strukturen og egenskapene til elektrodematerialene og de dielektriske materialene som brukes. Spesielt bestemmer valget og kvaliteten på elektrodematerialene direkte egenskapene og prisen på litiumionbatteriet.
For tiden fokuserer forskning på katodematerialer av litiumionbatterier hovedsakelig på litium koboltoksid og litiumnikkelat. Samtidig er oppveksten av noen nye katodematerialer (som Li-Mn-O-materialer og ledende polymerer) også katodematerialet for litiumionbatterier. Utviklingen har injisert ny vitalitet, og det er et viktig forskningsinnhold på dette feltet å finne et nytt system for å utvikle litiumion sekundære batterikatode materialer med høy spenning, høy spesifikk kapasitet og god syklusytelse. For tiden er de positive elektrodematerialene av litiumionbatterier fortsatt overgangsmetalloksyder som LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 og deres komposittmaterialer. Fra 2005 til 2010 blir polymerekodematerialer med høy energi og organiske sulfider og uorganiske sulfider litiumionbatterier. En ny generasjon katodematerialer. Anodematerialene til litiumionbatterier inneholder hovedsakelig karbonmaterialer, litiummetalllegeringer, metalloksyder, metallnitrider, nanosilikoner etc. Blant dem er karbonmaterialer de viktigste negative elektrodematerialene for kommersielle applikasjoner, og litiummetalllegeringer og nano -silikoner har blitt hot spots for forskning og utvikling. . Elektrolyttmaterialet av litiumionbatteri brukes hovedsakelig til å elektrolyse dets oppløsningsmiddel i vannfritt organisk materiale, og de fleste bruker blandede oppløsningsmidler som EC-DMC og PC-DMC. LiPF6 er det mest brukte ledende saltet.
For litiumionbatteri-katodematerialer har litium koboltoksidkatodaterialer fortsatt sterk vitalitet i fremtiden. I dagens kommersielle litium-ion-batterisystem er litium koboltoksydbatterier avhengig av høy ladningsavspenning og høyspenningens solid tetthet. Fordelen er fortsatt det foretrukne batterisystemet for high-end 3C batteriprodukter; mens det lagdelte LiNixCo1-x-yMnyO2-katodematerialet ikke bare har høy energitetthet, men har også egenskapene til materiell sikkerhet, syklusstabilitet, høy temperaturytelse og forberedelseskostnad. Det er relativt utmerket. Andelen katodematerialer som brukes i verden har økt år etter år. Det har ikke bare gradvis erstattet noen anvendelser av litium koboltoksidmaterialer, men har også kommet fram ved bruk av nye energikjøretøyer. Det er et av de mest lovende katodematerialene i fremtiden. I nær fremtid domineres mainstream-retningen av litiumiontrådkatodaterialer fortsatt av litium koboltoksid og LiNixCo1-x-yMnyO2-materialer. Lithium jernfosfat og spinell manganbaserte materialer har ikke bare lavere forberedelseskost og ressursfordeler, men har også god sikkerhet og syklusstabilitet. De er de foretrukne katodematerialene for kraftbatterier, spesielt LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12. Systemets strømbatteri kan oppnå rask ladning og utladning, noe som er en av hovedretningene for nye energikjøretøyer i fremtiden. Høy-energidensitet NCA-katodemateriale har et sted i high-end 3C-produktbatterier og nye energikjøretøyer, men høye kostnader, hardt batteriløsningsmiljø og andre faktorer begrenser sitt brede utvalg av applikasjoner. Lithiumjernfosfat-, kaliummanganat- og NCA-katodematerialer har alltid okkupert en viss posisjon i den nåværende katodematerialestrukturen. Det lagdelte litiumrike manganbaserte materialet er neste generasjons industrialisert katodemateriale med høyest energitetthet, og markedet har store applikasjonsutsikter. Imidlertid må problemene med høy irreversibel kapasitet og dårlig ytelse forårsaket av egne strukturelle problemer fortsatt utføres av forskere. Inngående studie.
Siden kommersialiseringen av litiumionbatterier på 1990-tallet, har karbonmaterialer vært mye brukt i litiumionbatterier og vil fortsatt være nøkkelbaserte materialer for litium-ion-batterier. I den nye karbonanoden vil den fremtidige utviklingen fokusere på høykraft grafittanoder og ikke-grafitt høykapasitets karbonanoder for å møte behovene til fremtidige kraft- og høyenergibatterier. Kuleledende stoffer har en viktig innvirkning på batteriets ytelse. Forskningen av nye ledende midler vil fokusere på utvikling av høy-ioniske til karakteristiske karbon svart og sammensatte ledende midler oppnådd ved sammensetning av nye karbonmaterialer som karbonnanorør og grafen. På grunn av den spesielle og todimensjonale fleksible strukturen, har karbon nanorørkomposittledende midler blitt brukt mye på litiumionbatterier i de senere år. Karbon nanorør og grafen kompositt elektrode materialer forventes å bli mye brukt i høy kapasitet litium-ion batterier og litium-ion batterier etter å ha blitt forbedret med passende elektrokjemisk ytelse og optimalisert i bruk.
Lithium-ion batteri markedet status og utvikling trend
Litiumionbatteriet kan alltid deles inn i tre store markeder: forbrukerelektronikkmarkedet, elbilmarkedet, industri- og energilagringsprogrammarkedet. Den førstnevnte er generelt referert til som det 3C små litiumionbatterimarkedet, og de to sistnevnte er litiumionbatterimarkedet.
Utviklingen av litiumionbatteriindustrien har vært konsentrert i 3C-industrien i mer enn 20 år, og den er mindre brukt i markedet for større energilagring og batterier (øyeblikkelig krever store strømmer), som dekker rene elbiler og hybrid elektriske kjøretøyer. Kjøretøy, medium og stor UPS, solenergi, store energilagringsbatterier, elektriske håndverktøy, elektriske motorsykler, elektriske sykler, luftfartsprodukter og flybatterier. En av hovedgrunnene er at litium koboltoksidkatodematerialet (LiCoO2, som er det vanligste litiumionbatteriet) som brukes i litiumbatterier tidligere, er kostbart og vanskelig å bruke på spesielle miljøer som punktering, kollisjon, høy temperatur og lav temperatur. Enda viktigere er det blitt kritisert for å ikke oppfylle folks absolutte sikkerhetskrav. Kollegaer, litium koboltoksid batterier kan ikke oppnå formålet med rask lading og helt unngå sekundær forurensning, og må designe beskyttelseskretser for å forhindre overladning eller overladning, ellers vil det forårsake eksplosjon og andre farer, selv om eksplosjonen av Sony-batteri forårsaker global NB merkevareindustrien har investert tungt i gjenvinning.
I dag er globale og kinesiske litiumionbatterier hovedsakelig konsentrert i forbrukerelektronikkmarkedet, selv om markedsandelen minker. I 2012 ble 72,28% av de 38.176 millioner kWh litiumionbatteriene solgt over hele verden i forbrukerelektronikkmarkedet. I det kinesiske markedet var forholdet 65,40% (totalt salg av litiumionbatterier var 66,20 millioner kWh). I 2012 var den totale mengden litiumionbatterier for mobiltelefoner i verden 108.600.100 kWh, som var lavere enn 1,094,20 millioner kWh i 2011. I det kinesiske markedet er det totale antall litiumionbatterier for mobiltelefoner økt med 6,30%. I Kina erstatter smarttelefoner raskt tradisjonelle funksjonstelefoner. I dag er de fleste smarttelefoner utstyrt med batterierør i mindre enn en dag, noe som betyr at selv om energiteten til litiumionbatterier er doblet, er det vanskelig å møte etterspørselen. Derfor vil det mobile kraftmarkedet, hvor forbrukerelektronikk lades når som helst, vokse raskt. I 2012 er det globale etterspørselen etter litiumionbatterier på 1,23 millioner kWh, hvorav mer enn 80% er produsert i Kina, hvorav det kinesiske markedet har spist 52.20 millioner kWh, som er den ledende kraften i dette markedet. Kinas tablett PC-markedet utvikler seg også raskt og jevnt. Den årlige veksten er høyere enn det globale gjennomsnittet. Den raske økningen i salg av tablet PC har direkte økt salget av litium-ion-batterier. I 2012 nådde salget av litium-ion-batterier for tablet-PCer i Kina 284 900. kWh, en økning på 91,97%.
Litiumionbatteriet som brukes i industri- og energilagringsmarkedet, er hovedsakelig delt inn i tre kategorier: kraftverktøy, mobilbasestasjon og strømforsyning. I 2012 forbruket den totale etterspørselen etter litiumionbatterier i verden, industri- og energilagringsmarkedet 4,736 millioner kWh, som utgjorde 12,25%; Kinas marked forbruker totalt 731 500 kWh litiumionbatterier, andelen er 15,65%, noe som er høyere enn det globale.