Bl-aġġustament kontinwu tal-istruttura tal-enerġija globali u l-iżvilupp mgħaġġel tal-enerġija rinnovabbli,ħażna ta 'enerġijait-teknoloġija qed issir gradwalment appoġġ importanti għat-trasformazzjoni tal-enerġija u tmexxi l-iżvilupp ekonomiku futur.
Introduzzjoni għat-Teknoloġija tal-Batterija tal-Ħażna tal-Enerġija
▲Konverżjoni, ħażna u utilizzazzjoni tal-enerġija
▲Klassifikazzjoni u Applikazzjoni tat-Teknoloġiji tal-Ħżin tal-Enerġija
▲Ħarsa ġenerali tal-batteriji tal-ħażna tal-enerġija
▲Prinċipju ta 'ħidma u kompożizzjoni tal-batteriji tal-ħażna tal-enerġija
▲Indikaturi tal-prestazzjoni u terminoloġija relatata tal-batteriji tal-ħażna tal-enerġija
L-enerġija hija l-forza fundamentali li tmexxi d-dinja u riżors ewlieni li s-soċjetà umana tiddependi fuqha għall-iżvilupp. Mill-użu inizjali tan-nar għall-elettriku tal-lum, l-iżvilupp u l-utilizzazzjoni tal-enerġija mexxew il-progress taċ-ċiviltà u ffurmaw l-istruttura soċjali attwali tagħna.
Bit-tkabbir kontinwu tad-domanda globali għall-enerġija u l-iżvilupp mgħaġġel tal-enerġija rinnovabbli, it-teknoloġija tal-batterija tal-ħażna tal-enerġija ħarġet u saret pilastru kruċjali tas-settur tal-enerġija. Il-batteriji tal-ħażna tal-enerġija jistgħu jaħżnu b'mod effettiv sorsi ta 'enerġija intermittenti bħall-enerġija mir-riħ u solari u jirrilaxxawhom matul il-perjodi tal-ogħla domanda, u jiżguraw l-istabbiltà tal-provvista tal-enerġija. Din it-teknoloġija mhux biss tnaqqas id-dipendenza fuq il-fjuwils fossili tradizzjonali iżda tipprovdi wkoll garanziji importanti għall-kisba ta' sistemi ta' enerġija b'livell baxx ta'-karbonju u sostenibbli.
L-iżvilupp tat-teknoloġija tal-batteriji tal-ħażna tal-enerġija, minn batteriji tradizzjonali taċ-ċomb-aċtu għal batteriji moderni tal-litju-jone, u mbagħad għal batteriji emerġenti tal--stat solidu u batteriji tal-jone tas-sodju-, qed ikisser kontinwament minn ostakoli teknoloġiċi. Billi jtejbu d-densità tal-enerġija, jestendu l-ħajja, u jtejbu s-sikurezza, il-batteriji tal-ħażna tal-enerġija wrew prospetti wesgħin ta 'applikazzjoni f'oqsma bħall-ħażna tal-enerġija fid-dar, it-trasport, u r-regolamentazzjoni tal-grilja. Jista 'jingħad li t-teknoloġija tal-batterija tal-ħażna tal-enerġija mhix biss essenzjali għat-trasformazzjoni attwali tal-istruttura tal-enerġija iżda wkoll il-qalba ta' grids intelliġenti futuri u sistemi ta 'enerġija distribwita.
Teknoloġija tal-ħażna tal-enerġija tal-batterija bbażata fuq-litju
▲Struttura u prinċipju ta' ħidma tal-batteriji tal-litju-jone
▲Materjali tal-katodu tal-batteriji tal-litju-jone
▲Materjali tal-anodi tal-batteriji tal-litju-jone
▲Elettrolit tal-batterija tal-litju-jone
▲Disinn u manifattura ta' batteriji tal-litju-jone
Fl-1970, MS Whittingham ta' ExxonMobil ħolqot l-ewwel batterija tal-litju-jone. Huwa uża disulfide tat-titanju u litju metalliku bħala l-elettrodi pożittivi u negattivi, rispettivament. Waqt l-iċċarġjar u l-ħatt, il-litju metalliku jiġi kkunsmat u ġġenerat kontinwament fl-elettrodu negattiv, filwaqt li d-disulfid tat-titanju jdaħħal u jiġbed kontinwament joni tal-litju fl-elettrodu pożittiv. Dawn iż-żewġ proċessi huma riversibbli matul il-ħajja tal-batterija, u b'hekk jiffurmaw batterija tal-litju-jone sekondarja b'vultaġġ ta' 2V. Fl-1982, RR Agarwal u JR Selman tal-Illinois Institute of Technology skoprew li l-jonji tal-litju għandhom il-proprjetà li jinterkalizzaw fil-grafita, proċess li huwa rapidu u riversibbli,...Minn li l-batteriji tal-litju infetħu {16}. riċerka, żvilupp, u evoluzzjoni. Bil-prestazzjoni superjuri u konvenjenti tagħhom, qed jippenetraw dejjem aktar oqsma varji, minn prodotti 3C bħal telefowns ċellulari u tablets għal setturi tal-enerġija tal-enerġija bħal vetturi elettriċi u oqsma tal-ħażna tal-enerġija fuq skala kbira-bħal fotovoltajċi u enerġija mir-riħ, b'impatt sinifikanti fuq il-ħajja soċjali.
X'inhi batterija?
▲ Storja ta 'żvilupp tal-batterija
▲Introduzzjoni għall-batteriji tal-litju-jone
▲ Karatteristiċi tal-batteriji tal-litju-jone
▲ Materjali ewlenin f'batteriji tal-litju-jone
Batterija hija tip ta 'sors ta' enerġija. Is-sorsi ta 'enerġija huma ġeneralment maqsuma f'sorsi ta' enerġija fiżika u sorsi ta 'enerġija kimika. Is-sorsi ta 'enerġija fiżika jinkludu apparati ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija solari, apparati ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija termoelettrika, ġeneraturi termali u idroelettriċi, eċċ.; filwaqt li sorsi ta 'enerġija kimika jirreferu għal apparati ta' ġenerazzjoni ta 'enerġija li jistgħu jikkonvertu direttament l-enerġija kimika f'enerġija elettrika, jiġifieri batteriji kimiċi fis-sens ġenerali, jew sempliċiment batteriji.
Is-sistemi tal-batteriji evolvew permezz ta' erba' ġenerazzjonijiet: batteriji taċ-ċomb-aċidu, batteriji tan-nikil-kadmju, batteriji tan-nikil-idrur tal-metall, u batteriji tal-litju-jone. Il-prestazzjoni tal-batterija tjiebet kontinwament, u l-fehim uman tas-sistemi tal-batteriji ġie approfondit. Bħalissa, il-batteriji tal-litju-jone huma l-aktar sistema ta 'batteriji rikarikabbli effiċjenti u ta' enerġija-effiċjenti, li jirrappreżentaw l-ogħla livell ta 'riċerka u teknoloġija tal-batteriji umani.
Storja ta 'Riċerka u Żvilupp ta' Materjali tal-Fosfat tal-Ħadid tal-Lithium
▲ Storja ta 'żvilupp ta' materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Sitwazzjoni tal-privattiva tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Studji strutturali u ta 'prestazzjoni ta' materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
Il-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFeP, LFP, magħruf ukoll bħala fosfat tal-ħadid tal-litju jew fosfat tal-ħadid tal-litju) huwa materjal tal-katodu użat fil-batteriji tal-litju-jone. Huwa kkaratterizzat min-nuqqas ta 'elementi prezzjużi bħall-kobalt u n-nikil, prezzijiet baxxi tal-materja prima, u l-abbundanza ta' riżorsi ta 'fosfru, litju u ħadid fil-qoxra tad-Dinja, li jistgħu jissodisfaw id-domanda tas-suq li taqbeż il-miljun tunnellata fis-sena. Bħala materjal tal-katodu, il-fosfat tal-ħadid tal-litju għandu vultaġġ operattiv moderat (3.2V), kapaċità speċifika għolja (170mA·h/g), qawwa ta 'skarika għolja, kapaċità ta' ċċarġjar veloċi, ħajja ta 'ċiklu twil, u stabbiltà tajba taħt temperatura għolja u ambjenti ta' sħana għolja.
Tagħmir ta 'produzzjoni użat fil-manifattura ta' materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲Rekwiżiti ta 'Tagħmir tal-Produzzjoni:;Tagħmir tat-Taħlit;Tagħmir tat-Tnixxif;Tagħmir tas-Sinterizzazzjoni,;Tagħmir tat-tgħaffiġ; Tagħmir għall-iskrinjar; Ġeneratur tan-nitroġenu;Tagħmir tal-ippakkjar.
Meta materjali tal-katodu tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LFP) jintużaw fil-manifattura tal-batteriji tal-litju-jone, ir-rekwiżiti għall-purità, il-fażi u l-impuritajiet tagħhom huma estremament stretti. Pereżempju, meta l-grad ta 'ossidazzjoni tal-ħadid divalenti fl-LFP jilħaq 1%, il-kapaċità speċifika tista' tonqos b'aktar minn 30%. Dan għaliex il-ħadid trivalenti ġġenerat ġdid jiksi l-wiċċ tal-LFP, u jifforma saff reattiv li jipprevjeni aktar reazzjonijiet interni. Jekk LFP diġà ġie ossidizzat, metodi ta 'tnaqqis sussegwenti ma jistgħux jagħtu LFP minħabba li l-joni tal-litju fil-materja prima diġà ntilfu.
Preparazzjoni ta 'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju bil-metodu tal-ossalat tal-ħadid
▲ Prinċipju ta 'sinteżi
▲ Materja prima sintetika ewlenija
▲ Proċess ta 'sintesi
▲ Prestazzjoni ta 'materjali sintetiċi
Il-proċess ta 'sintetizzazzjoni tal-fosfat tal-ħadid tal-litju bl-użu ta' ossalat tal-ħadid bħala materja prima jissejjaħ il-metodu tal-ossilat tal-ħadid (jew sempliċiment metodu tal-ħadid). Bħalissa, il-metodu tal-ossilat tal-ħadid huwa l-aktar proċess u metodu użat fiċ-Ċina, b'aktar minn nofs il-manifatturi domestiċi li jużawh. Il-vantaġġi ewlenin tiegħu huma spejjeż baxxi tal-materja prima, proċess sempliċi u kontroll faċli tal-proporzjonijiet tal-ingredjenti.
Preparazzjoni ta 'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju permezz ta' tnaqqis karbotermali
▲ Prinċipju ta 'sinteżi
▲ Materja prima sintetika ewlenija
▲ Proċess ta 'sintesi
▲ Prestazzjoni ta 'materjali sintetiċi
Fost il-manifatturi li jipproduċu materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFePO4), il-metodu ta 'tnaqqis karbotermali bħalissa huwa t-tieni teknoloġija l-aktar użata wara l-metodu tal-ossilat tal-ħadid. Il-materja prima ewlenija tagħha hija ħadid ferriku (Fe2PO4), inkluż fosfat tal-ħadid (Fe2PO4) u ossidu tal-ħadid (Fe2O3). Matul ir-reazzjoni, il-karbonju (C) u l-monossidu tal-karbonju (C2O3) inaqqsu l-ħadid ferriku (Fe2PO4) għal ħadid tal-ħadid (Fe2+), li mbagħad jidħol fil-kannizzata tal-kristall, li jiffurmaw l-istruttura tal-kristall tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LiFePO4).
Il-vantaġġ tal-metodu ta 'tnaqqis karbotermali huwa li l-ossidazzjoni tal-materja prima m'għandhiex għalfejn titqies waqt l-ipproċessar; diversi metodi ta 'taħlit jistgħu jintużaw biex jipproċessaw il-materja prima biex jinkiseb l-istat ta' dispersjoni mixtieq. Fl-istadju tat-temperatura għolja biss il-karbonju inaqqas il-ħadid ferriku għal ħadid tal-ħadid, li jifforma fosfat tal-ħadid tal-litju, għalhekk l-isem ta 'metodu ta' tnaqqis karbotermali. Il-metodu ta' tnaqqis karbotermali jikseb tnaqqis ta'-pass wieħed, inaqqas il-produzzjoni tal-gass, u huwa ta' benefiċċju għat-titjib tar-rendiment. Fl-istess ħin, il-proċess ta 'sintesi huwa sempliċi u faċli biex jiġi kkontrollat, li jwassal għal numru dejjem jikber ta' kumpaniji li jadottaw il-metodu ta 'tnaqqis karbotermali.
Preparazzjoni idrotermali ta 'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Prinċipju ta 'sinteżi
▲ Materja prima sintetika ewlenija
▲ Proċess ta 'sintesi
▲ Prestazzjoni ta 'materjali sintetiċi
Il-metodu idrotermali huwa metodu relattivament avvanzat għall-preparazzjoni tal-materjali tal-katodu tal-fosfat tal-ħadid tal-litju. Il-proċess ewlieni tiegħu juża sistema idrotermali superkritika, li tħoll sulfat tal-ħadid, idrossidu tal-litju, u aċidu fosforiku fl-ilma, issaħħan is-soluzzjoni għal aktar minn 100 grad f'ambjent issiġillat biex tifforma soluzzjoni akwea ta 'temperatura għolja -, pressjoni għolja -. Ir-reazzjoni tipproċedi permezz tad-diffużjoni tal-joni, li tiġġenera partiċelli tal-kristall tal-fosfat tal-ħadid tal-litju. Il-materjal tal-fosfat tal-ħadid tal-litju pur imbagħad jiġi ffiltrat, imnixxef, u miksi bil-karbonju- biex jifforma kompost tal-fosfat tal-ħadid tal-litju/karbonju.
Metodi ta 'ttestjar u analiżi konvenzjonali għal materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Analiżi tal-kompożizzjoni kimika u metodi ta 'ttestjar għal materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Metodi ta 'ttestjar tal-proprjetà fiżika għal materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Metodi ta 'ttestjar tal-prestazzjoni elettrokimika għal materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Evalwazzjoni ta 'Applikazzjonijiet Prattiċi ta' Materjali tal-Fosfat tal-Ħadid tal-Lithium
Għal materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LFP), l-ittestjar huwa teknoloġija ewlenija, saħansitra aktar importanti mill-kontroll tal-proċess ta 'sinteżi. Mingħajr data ta 'ttestjar preċiża u preċiża, ma jistgħux jinkisbu kundizzjonijiet ta' proċess stabbli, u għalhekk, prodotti LFP kwalifikati li jissodisfaw ir-rekwiżiti tal-użu ma jistgħux jiġu prodotti. L-ittestjar rigoruż tal-materjali huwa essenzjali matul il-proċess kollu tal-produzzjoni, mill-akkwist u s-sinteżi tal-materja prima sal-evalwazzjoni tal-prodott lest. Għalhekk, kull unità li tirriċerka u tipproduċi LFP għandha tagħmel enfasi kbira fuq il-kostruzzjoni tas-sistema tal-ittestjar tagħha. L-użu ta' tagħmir tal-ittestjar sofistikat, metodi ta' ttestjar rigorużi, u-persunal tal-ittestjar imħarreġ tajjeb huma kundizzjonijiet fundamentali biex kumpanija żżomm il-pożizzjoni tagħha fl-industrija.
Analiżi ta 'proprjetajiet karatteristiċi oħra ta' materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Analiżi tal-prestazzjoni elettrokimika tal-materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Analiżi tal-morfoloġija mikroskopika tal-elettron tal-materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Enerġija tal-wiċċ tal-materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Kejl tas-solubilità tal-ħadid f'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Karatteristiċi spettroskopiċi tal-materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
Fl-applikazzjoni prattika ta 'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, minbarra t-testijiet ta' prestazzjoni ta 'rutina, huwa wkoll meħtieġ li jitkejlu xi proprjetajiet speċifiċi biex jipprovdu referenza għall-evalwazzjoni tal-prestazzjoni tal-materjal u l-proċessi tal-manifattura tal-batterija. Bl-avvanz tat-teknoloġija, xi parametri li qabel setgħu jitkejlu biss bl-użu ta 'ċelloli sħaħ issa jistgħu jiġu determinati permezz ta' metodi sempliċi. Pereżempju, il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju, speċjalment il-prestazzjoni taċ-ċiklu tal-karbonju, issa tista 'tiġi evalwata bl-użu ta' ċelloli tal-muniti ddisinjati apposta, li jissimplifikaw ħafna l-proċess tal-kejl.
Teknoloġija tal-manifattura tal-batterija li tuża materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Speċifikazzjonijiet tad-disinn tas-sistema tal-batterija tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Teknoloġija tal-preparazzjoni tad-demel likwidu tal-materjal tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Kisi tad-demel likwidu tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Rolling ta 'elettrodi tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Trasformazzjoni u Diviżjoni
▲Eżempji oħra ta 'manifattura ta' batteriji
Għal kwalunkwe batterija tal-litju-jone, id-disinn inizjali huwa l-kompitu primarju. Ix-xogħol tad-disinn jinvolvi d-determinazzjoni tal-proċess tal-manifattura tal-batterija tal-litju-jone. Peress li l-prestazzjoni tal-batterija hija ddeterminata prinċipalment mill-elettrodi, id-disinn tal-elettrodu huwa aspett ewlieni tal-proċess tal-manifattura tal-batterija. Dan jgħodd ukoll għall-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju.
Oqsma prinċipali ta 'applikazzjoni tal-batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
▲ Applikazzjonijiet ta 'batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju f'apparati ta' trasport elettriku
▲ Applikazzjonijiet ta 'batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju fil-provvista tal-enerġija tal-ħażna tal-enerġija
▲ Applikazzjonijiet ta 'batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju f'għodod elettriċi
▲ Applikazzjonijiet ta 'batteriji tal-fosfat tal-ħadid tal-litju
Il-fosfat tal-ħadid tal-litju (LFP) huwa l-materjal tal-katodu għall-batteriji tal-litju-jone, u l-akbar vantaġġ tiegħu huwa s-sigurtà għolja tiegħu. Tippossjedi wkoll vantaġġi li jonqoshom l-ossidu tal-manganiż tal-litju u n-nikil-manganiż-kobalt materjali ternarji, bħal ċiklu ta 'ħajja twila, spiża baxxa tal-materjal, u sorsi abbundanti ta' materja prima. Il-batteriji LFP għandhom vultaġġ stabbli, vultaġġ operattiv moderat, kompatibilità tajba mas-sistemi tal-elettroliti, mhumiex -tossiċi, m'għandhomx effett ta 'memorja, u ma jniġġsux l-ambjent. L-enerġija speċifika tagħhom tista' tilħaq 100–130 Wh/kg, li hija 0.3–5 darbiet dik tal-batteriji taċ-ċomb-aċidu u 1.5 darbiet dik tal-batteriji tan-nikil-idrur tal-metall. Minħabba l-vantaġġi numerużi tagħha, hija meqjusa bħala batterija ideali għal vetturi elettriċi, ħażna ta 'enerġija mir-riħ u solari, u batteriji ta' backup sikuri għall-użu fid-dar.
Perspettivi għal Materjali Oħrajn tal-Katodu għal Batteriji tal--jone tal-litju
▲ Materjal tal-katodu tal-fosfat tal-vanadju tal-litju -
▲ Materjal tal-katodu tal-fosfat tal-manganiż tal-litju
▲ Materjal tal-katodu tas-silikat tal-ħadid tal-litju
▲ Materjal tal-katodu tal-borat tal-litju tal-ħadid
▲Lithium-Materjali katodi b'saffi sinjuri
L-emerġenza ta 'materjali tal-fosfat tal-ħadid tal-litju (LFP) stabbiliet il-pedament tax-xjenza tal-materjal għall-applikazzjoni mifruxa ta' batteriji tal-jone tal-litju-skala kbira-.
Kif inhu magħruf sew, is-sigurtà tal-batteriji tal-litju-jone dejjem kienet kwistjoni ewlenija u kritika li tirrestrinġi l-iżvilupp tal-industrija. Anke f'pajjiżi żviluppati bi proprjetajiet materjali stabbli u tagħmir tal-ipproċessar sofistikat, is-sigurtà tal-batteriji tal-litju-jone ma tistax tiġi ggarantita bis-sħiħ. Minħabba l-livell relattivament baxx attwali tal-ipproċessar tal-batteriji tal-litju-jone f'pajjiżi, LFP huwa tajjeb-adattat għall-kundizzjonijiet nazzjonali ta 'pajjiżi, u jtejjeb b'mod sinifikanti s-sikurezza tal-batterija.