Введение в разработку и применение литиевых батарей

«Литиевая батарея» - это батарея с металлическим литием или литиевым сплавом в качестве материала отрицательного электрода и неводным раствором электролита. В 1912 году литий-металлическая батарея была впервые предложена и исследована Гилбертом Левисом. В 1970-х годах компания MSW HitTIngham предложила и начала изучать литий-ионные батареи. Из-за очень активных химических свойств металлического лития обработка, сохранение и использование металлического лития предъявляют очень высокие требования к окружающей среде. Так что литиевые батареи давно не использовались. С развитием науки и техники литиевые батареи стали мейнстримом. Литиевые батареи можно условно разделить на две категории: литий-металлические батареи и литий-ионные батареи. Литий-ионные батареи не содержат металлического лития и являются перезаряжаемыми. Пятое поколение перезаряжаемых литий-металлических батарей появилось в 1996 году. Их безопасность, удельная емкость, скорость саморазряда и соотношение цена / качество лучше, чем у литий-ионных батарей.

Процесс разработки литиевой батареи:

В 1970 г. компания MS Whittingham из Exxon использовала сульфид титана в качестве материала положительного электрода и металлический литий в качестве материала отрицательного электрода для изготовления первой литиевой батареи. В литиевых батареях в качестве положительного электрода используется диоксид марганца или тионилхлорид, а в качестве отрицательного электрода - литий. После сборки аккумулятора аккумулятор находится под напряжением и его не нужно заряжать. Литий-ионные аккумуляторы также разрабатывались раньше. Например, батарейки-пуговицы, используемые в фотоаппаратах, раньше были литиевыми. Этот тип батареи также можно заряжать, но производительность цикла не очень хорошая, в процессе зарядки и разрядки цикл легко формируется литиевый кристалл, вызывая короткое замыкание внутри батареи, поэтому, как правило, этот тип батареи запрещается заряжать . В 1980 году Дж. Годено обнаружил, что оксид лития-кобальта можно использовать в качестве катодного материала для литий-ионных батарей.

В 1982 году институт технологии Иллинойса (Иллинойский институт технологий), RRA Garwal и JRS Elman обнаружили, что внедренный ион лития обладает свойствами графита, процесс является быстрым и обратимым. В то же время литиевые батареи, изготовленные из металлического лития, привлекли большое внимание из-за их потенциальной опасности. Поэтому люди пытаются делать аккумуляторные батареи с характеристиками ионов лития, встроенных в графит. Первый доступный литий-ионно-графитовый электрод был испытан лабораториями Bell.

В 1983 г. m.hackeray, j. Groodenough et al. обнаружили, что марганцевая шпинель является отличным анодным материалом с низкой ценой, стабильностью и отличными характеристиками проведения электричества и лития. Его температура разложения высока, а степень окисления намного ниже, чем у оксида лития-кобальта, даже если есть короткое замыкание, перезарядка, также можно избежать риска возгорания, взрыва.

В 1989 г. Эйдж Тирам и Джодо достаточно обнаружили, что использование положительного электрода для полимеризованных анионов приведет к более высокому напряжению.

В 1992 году японская корпорация SONY изобрела литиевую батарею с углеродным материалом в качестве отрицательного электрода и литиевыми соединениями в качестве положительного электрода. В процессе зарядки и разрядки металлического лития нет, только ион лития. Это литий-ионный аккумулятор. Затем литий-ионные батареи произвели революцию в бытовой электронике. Такие батареи, в которых в качестве материала положительного электрода используется оксид лития-кобальта, по-прежнему являются основным источником питания для портативных электронных устройств.

В 1996 году Падхи и Гуденаф обнаружили, что фосфаты со структурой перидотита, такие как фосфат лития-железа (LiFePO4), более безопасны, чем традиционные анодные материалы, и особенно устойчивы к высоким температурам и перезарядке. Таким образом, стало основным направлением разрядки большого тока анодного материала литиевой батареи.

Глядя на историю разработки аккумуляторов, мы можем увидеть три характеристики текущего развития мировой аккумуляторной индустрии. Во-вторых, преобразование батареи в батарею, что соответствует стратегии устойчивого развития; В-третьих, батарея дальше к маленькому, легкому, тонкому направлению развития. В коммерческой перезаряжаемой батарее удельная энергия литий-ионной батареи является самой высокой, особенно литий-ионной полимерной батареи, которая может уменьшить толщину перезаряжаемой батареи. Из-за высокого отношения объема к энергии и массы к энергии ионно-литиевых батарей, перезаряжаемых и экологически чистых, с тремя характеристиками текущего развития аккумуляторной индустрии, в развитых странах наблюдается быстрый рост. Развитие телекоммуникационных и информационных рынков, особенно широкое использование мобильных телефонов и портативных компьютеров, открыло рыночные возможности для литий-ионных аккумуляторов. Полимерный литий-ионный аккумулятор в литий-ионном аккумуляторе с его уникальными преимуществами в области безопасности постепенно заменит литий-ионный аккумулятор с жидким электролитом и станет основным литий-ионным аккумулятором. Полимерная литий-ионная батарея, известная как «батарея 21 века», откроет новую эру батарей, перспективы развития очень оптимистичны.

В марте 2015 года компания Sharp объединилась с профессором Танакой из Киотского университета для разработки литий-ионной батареи, способной работать до 70 лет. Аккумулятор имеет объем 8 кубических сантиметров и может заряжаться и разряжаться 25 000 раз. И Sharp сказал, что долговечность литий-ионного аккумулятора на самом деле заряжается и разряжается 10000 раз, его производительность по-прежнему стабильна.

Перспектива развития литиевой батареи:

Были изучены различные материалы, чтобы вывести лучшие сорта. Таким образом, автобус с литиевой батареей из ОАЭ (произведенный в Нидерландах) создал беспрецедентный продукт. Например, литиевые батареи из диоксида серы и литий-тионилхлоридные батареи очень характерны. Их положительный активный материал также является растворителем электролита. Эта структура встречается только в неводных электрохимических системах. Таким образом, изучение литиевых батарей также способствует развитию электрохимической теории неводных систем. Помимо использования различных неводных растворителей, также были изучены полимерные тонкопленочные батареи.

Литиевые батареи широко используются в системах хранения энергии, таких как гидроэнергетика, тепловая энергия, энергия ветра и солнечные электростанции, источники бесперебойного питания для почтовых и телекоммуникационных сетей, электрические инструменты, электрические велосипеды, электрические мотоциклы, электромобили, военное оборудование, аэрокосмическая промышленность и другие поля.

Литий-ионный аккумулятор широко используется в портативных электроприборах, таких как портативный компьютер, фотоаппарат и мобильная связь из-за своего особого преимущества в производительности. Разработанная литий-ионная батарея большой емкости была испытана на электромобилях и, как ожидается, станет одним из основных источников энергии для электромобилей в 21 веке. Он также будет использоваться в спутниках, авиакосмической отрасли и хранении энергии. Из-за нехватки энергии и давления на окружающую среду в мире. Литиевые батареи широко используются в индустрии электромобилей, особенно в связи с появлением литиево-железо-фосфатных аккумуляторов, которые способствуют развитию и применению индустрии литиевых аккумуляторов.

Ожидается, что план изменит мировую модель литиевых батарей

18 апреля государственный совет обсудил принятое «Планирование развития отрасли энергосбережения и новых транспортных средств на новой энергии (2012-2020 гг.)» (Далее именуемое «планирование»), в котором четко говорится о чистом электрическом приводе для преобразования автомобильной промышленности в основных транспортных средствах. стратегическая ориентация, популяризация подключаемых гибридных автомобилей и выдвинули чисто электрические и гибридные автомобили в 2015 году, совокупный объем достиг 500000, цель - более 5 миллионов автомобилей к 2020 году.

Введение «планировки» вызвало большое беспокойство на улице. Многие эксперты полагают, что этот шаг продвинет автомобильную промышленность к новому этапу развития, кроме того, но также и для основных компонентов энергосбережения и индустрии аккумуляторных батарей на новых источниках энергии очерчивает огромный рынок.

Согласно статистическим данным, приведенным в отчете об анализе производственного и маркетингового спроса и прогноза инвестиций в отрасли литиевых батарей Китая с 2013 по 2017 год, объем рынка готовых литиевых аккумуляторных батарей в транспортных средствах новой энергии Китая, накопителях энергии электросетей, специальных транспортных средствах, базовых станциях связи и в других областях - 3,5 миллиарда юаней в 2012 году, что на 34,6% больше, чем в 2,6 миллиарда юаней в 2011 году. Из них 57% приходится на применение транспортных средств на новой энергии.

С момента запуска смартфонов Apple Inc. В 2007 году, после появления планшетных компьютеров, мир вступил в эру интеллекта. Высокий спрос на смартфоны и планшетные компьютеры быстро стимулировал продажи цифровых литиевых батарей, среди которых наибольшие продажи литиевых батарей для мобильных телефонов.

В 2012 году товарная структура индустрии цифровых литиевых батарей была быстро скорректирована. С одной стороны, объем продаж мягких литиевых батарей и цилиндрических литиевых батарей быстро увеличивался и сохранял темпы роста более чем на 30%; С другой стороны, рыночные размеры квадратных литиевых батарей с алюминиевым корпусом стремительно сокращались. Вся индустрия цифровых литиевых батарей претерпевает глубокие изменения. Для инвесторов, смогут ли они уловить изменение рыночной тенденции в процессе изменения, определяет дальнейшую судьбу компании.

Применение литиевой батареи:

С развитием микроэлектронных технологий в 20-м веке все больше и больше используется миниатюрные устройства, для которых требуется большой источник питания. Затем литиевая батарея вступила в масштабную практическую стадию.

Одним из первых применений была литиевая субгальваническая батарея, используемая в кардиостимуляторах. Поскольку скорость саморазряда литиевой батареи очень мала, напряжение разряда очень мягкое. Это позволяет вживлять кардиостимуляторы в организм для длительного использования.

Литий-марганцевые батареи обычно имеют номинальное напряжение выше 3,0 вольт, больше подходят для питания интегральных схем, широко используются в компьютерах, калькуляторах, часах.

Литий-ионные батареи широко используются в мобильных телефонах, портативных компьютерах, электроинструментах, электромобилях, уличных фонарях, резервном источнике питания, навигационных огнях, бытовой технике, можно сказать, что это самая большая группа приложений.

Страница содержит содержимое машинного перевода.