Pẹlu atunṣe ilọsiwaju ti eto agbara agbaye ati idagbasoke iyara ti agbara isọdọtun,ipamọ agbaraimọ-ẹrọ di diẹdiẹ atilẹyin pataki fun iyipada agbara ati idagbasoke idagbasoke eto-ọrọ iwaju.
Ifihan si Imọ-ẹrọ Batiri Ipamọ Agbara
▲Iyipada agbara, ibi ipamọ ati iṣamulo
▲Iyasọtọ ati Ohun elo Awọn Imọ-ẹrọ Ibi ipamọ Agbara
▲Akopọ ti Awọn Batiri Ipamọ Agbara
▲Ilana iṣẹ ati akopọ ti awọn batiri ipamọ agbara
▲Awọn afihan iṣẹ ṣiṣe ati awọn ọrọ ti o jọmọ ti awọn batiri ipamọ agbara
Agbara jẹ agbara ipilẹ ti o n wa agbaye ati orisun pataki eyiti awujọ eniyan da fun idagbasoke. Lati ibẹrẹ lilo ina si ina oni, idagbasoke ati ilo agbara ti ṣe ilọsiwaju ti ọlaju ati ṣe agbekalẹ igbekalẹ awujọ wa lọwọlọwọ.
Pẹlu idagbasoke ilọsiwaju ti ibeere agbara agbaye ati idagbasoke iyara ti agbara isọdọtun, imọ-ẹrọ batiri ipamọ agbara ti farahan ati di ọwọn pataki ti eka agbara. Awọn batiri ibi ipamọ agbara le ni imunadoko tọju awọn orisun agbara igba diẹ gẹgẹbi afẹfẹ ati agbara oorun ati tu wọn silẹ lakoko awọn akoko ibeere ti o ga julọ, ni idaniloju iduroṣinṣin ti ipese agbara. Imọ-ẹrọ yii kii ṣe idinku igbẹkẹle lori awọn epo fosaili ibile nikan ṣugbọn tun pese awọn iṣeduro pataki fun iyọrisi iyọrisi kekere -erogba ati awọn ọna ṣiṣe agbara alagbero.
Idagbasoke ti imọ-ẹrọ batiri ipamọ agbara, lati aṣa aṣawakiri{0}}awọn batiri acid si awọn batiri lithium ode oni{1}}batiri ion, ati lẹhinna si awọn batiri ipinlẹ ti o lagbara ati awọn batiri ion sodium{3}, n ja nigbagbogbo nipasẹ awọn igo imọ-ẹrọ. Nipa imudara iwuwo agbara, gigun igbesi aye, ati imudara aabo, awọn batiri ipamọ agbara ti ṣafihan awọn ifojusọna ohun elo gbooro ni awọn agbegbe bii ibi ipamọ agbara ile, gbigbe, ati ilana akoj. O le sọ pe imọ-ẹrọ batiri ipamọ agbara kii ṣe bọtini nikan si iyipada eto agbara lọwọlọwọ ṣugbọn o tun jẹ ipilẹ ti awọn grids ọlọgbọn iwaju ati awọn eto agbara pinpin.
Lithium{0}} imọ-ẹrọ ipamọ agbara batiri ti o da lori
▲Iṣeto ati ilana iṣẹ ti litiumu{0}} awọn batiri ion
▲Lithium{0}} ohun elo cathode batiri
▲Lithium{0}} ohun elo anode batiri ion
▲Lithium{0}} elekitiroti batiri ion
▲Apẹrẹ ati iṣelọpọ awọn batiri lithium{0}}
Ni ọdun 1970, MS Whittingham ti ExxonMobil ṣẹda litiumu{3}} batiri akọkọ. O lo titanium disulfide ati litiumu ti fadaka bi awọn amọna rere ati odi, lẹsẹsẹ. Lakoko gbigba agbara ati gbigba agbara, litiumu ti fadaka n jẹ nigbagbogbo ati ipilẹṣẹ ni elekiturodu odi, lakoko ti disulfide titanium nfi sii nigbagbogbo ati yọ awọn ions litiumu jade ni elekiturodu rere. Awọn ilana meji wọnyi jẹ iyipada ni gbogbo igba igbesi aye batiri naa, nitorinaa ṣe agbekalẹ batiri lithium keji{7}}ionu pẹlu foliteji ti 2V. Ni ọdun 1982, RR Agarwal ati JR Selman ti Ile-ẹkọ Imọ-ẹrọ Illinois ṣe awari pe awọn ions lithium ni ohun-ini ti intercating sinu graphite, ilana ti o yara ati ipadasẹhin…Lati ibẹrẹ ti lithium ilana ti iwadi, idagbasoke, ati itankalẹ. Pẹlu iṣẹ ṣiṣe ti o ga julọ ati irọrun, wọn n pọ si ọpọlọpọ awọn aaye, lati awọn ọja 3C bii awọn foonu alagbeka ati awọn tabulẹti si awọn apa agbara gẹgẹbi awọn ọkọ ayọkẹlẹ ina ati awọn aaye ibi ipamọ agbara nla bi awọn fọtovoltaics ati agbara afẹfẹ, ni ipa pataki ni igbesi aye awujọ.
Kini batiri?
▲ Itan Idagbasoke Batiri
▲Ifihan si Awọn Batiri Lithium{0}}
▲ Awọn ẹya ara ẹrọ ti lithium{0}} batiri ion
▲ Awọn ohun elo bọtini ni litiumu{0}} awọn batiri ion
Batiri jẹ iru orisun agbara. Awọn orisun agbara ni gbogbogbo pin si awọn orisun agbara ti ara ati awọn orisun agbara kemikali. Awọn orisun agbara ti ara pẹlu awọn ẹrọ iran agbara oorun, awọn ẹrọ iran agbara thermoelectric, gbona ati awọn olupilẹṣẹ hydroelectric, ati bẹbẹ lọ; lakoko ti awọn orisun agbara kemikali tọka si awọn ẹrọ iṣelọpọ agbara ti o le ṣe iyipada agbara kemikali taara sinu agbara itanna, iyẹn ni, awọn batiri kemikali ni ori gbogbogbo, tabi awọn batiri larọwọto.
Awọn ọna ṣiṣe batiri ti wa nipasẹ iran mẹrin: asiwaju{0}}awọn batiri acid, nickel{1} awọn batiri cadmium, nickel{2}}awọn batiri irin hydride, ati awọn batiri lithium{3}}. Iṣẹ batiri ti ni ilọsiwaju nigbagbogbo, ati oye eniyan ti awọn eto batiri ti jinlẹ. Ni lọwọlọwọ, awọn batiri lithium{6}}awọn batiri ion jẹ lilo daradara ati agbara{7}eto batiri gbigba agbara daradara, ti o jẹ aṣoju ipele ti o ga julọ ti iwadii batiri ati imọ-ẹrọ eniyan.
Iwadi ati Itan Idagbasoke ti Litiumu Iron Phosphate Awọn ohun elo
▲ Itan idagbasoke ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu
▲ Itọsi ipo ti litiumu iron fosifeti
▲ Awọn ẹkọ igbekalẹ ati iṣẹ ṣiṣe ti awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
Lithium iron fosifeti (LiFeP, LFP, ti a tun mọ si lithium iron fosifeti tabi lithium iron fosifeti) jẹ ohun elo cathode ti a lo ninu awọn batiri lithium{0}}. O jẹ ijuwe nipasẹ isansa ti awọn eroja iyebiye gẹgẹbi koluboti ati nickel, awọn idiyele ohun elo aise kekere, ati opo ti irawọ owurọ, litiumu, ati awọn orisun irin ni erupẹ Earth, eyiti o le pade ibeere ọja ti o ju miliọnu kan lọ ni ọdun kan. Gẹgẹbi ohun elo cathode, fosifeti lithium iron fosifeti ni iwọn iṣẹ-ṣiṣe iwọntunwọnsi (3.2V), agbara kan pato (170mA · h / g), agbara idasilẹ giga, agbara gbigba agbara iyara, igbesi aye gigun gigun, ati iduroṣinṣin to dara labẹ iwọn otutu giga ati awọn agbegbe ooru giga.
Ohun elo iṣelọpọ ti a lo ninu iṣelọpọ awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Awọn ibeere Awọn ohun elo iṣelọpọ; Ohun elo iboju; Olupilẹṣẹ Nitrogen; Ohun elo Iṣakojọpọ.
Nigbati lithium iron fosifeti (LFP) awọn ohun elo cathode ti wa ni lilo ni litiumu- batiri ti iṣelọpọ, awọn ibeere fun mimọ wọn, ipele, ati awọn aimọ jẹ lile pupọ. Fun apẹẹrẹ, nigbati iwọn ifoyina ti divalent iron ni LFP de 1%, agbara kan pato le dinku nipasẹ diẹ sii ju 30%. Eyi jẹ nitori pe irin trivalent tuntun ti a ṣẹda tuntun n bo dada ti LFP, ti o n ṣe fẹlẹfẹlẹ ifaseyin ti o ṣe idiwọ awọn aati inu siwaju siwaju. Ti LFP ba ti jẹ oxidized tẹlẹ, awọn ọna idinku atẹle ko le so LFP nitori awọn ions lithium ninu ohun elo aise ti sọnu tẹlẹ.
Igbaradi ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu nipasẹ ọna oxalate ferrous
▲ Ìlànà Synthesis
▲ Awọn ohun elo aise sintetiki akọkọ
▲ Ilana sintetiki
▲Iṣe awọn ohun elo sintetiki
Ilana ti iṣelọpọ litiumu iron fosifeti nipa lilo oxalate ferrous bi ohun elo aise ni a pe ni ọna oxalate ferrous (tabi ọna ferrous larọwọto). Lọwọlọwọ, ọna oxalate ferrous jẹ ilana ati ọna ti o gbajumo julọ ni Ilu China, pẹlu diẹ ẹ sii ju idaji awọn aṣelọpọ ile lo. Awọn anfani akọkọ rẹ jẹ awọn idiyele ohun elo aise kekere, ilana ti o rọrun, ati iṣakoso irọrun ti awọn ipin eroja.
Igbaradi ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu nipasẹ idinku carbothermal
▲ Ìlànà Synthesis
▲ Awọn ohun elo aise sintetiki akọkọ
▲ Ilana sintetiki
▲Iṣe awọn ohun elo sintetiki
Lara awọn aṣelọpọ ti n ṣe awọn ohun elo litiumu iron fosifeti (LiFePO4), ọna idinku carbothermal lọwọlọwọ jẹ imọ-ẹrọ keji ti a lo pupọ julọ lẹhin ọna oxalate ferrous. Ohun elo aise akọkọ rẹ jẹ irin ferric (Fe2PO4), pẹlu irin fosifeti (Fe2PO4) ati ohun elo afẹfẹ iron (Fe2O3). Lakoko iṣesi, erogba (C) ati erogba monoxide (C2O3) dinku irin ferric (Fe2PO4) si iron iron (Fe2+), eyiti o wọ inu lattice kristali, ti o n ṣe agbekalẹ crystal ti litiumu iron fosifeti (LiFePO4).
Anfani ti ọna idinku carbothermal ni pe ifoyina ti awọn ohun elo aise ko nilo lati gbero lakoko sisẹ; orisirisi awọn ọna dapọ le ṣee lo lati lọwọ awọn aise ohun elo lati se aseyori awọn ti o fẹ ipinle pipinka. Nikan ni ipele iwọn otutu ti o ga ni erogba dinku irin ferric si iron iron, ti o n ṣe litiumu iron fosifeti, nitorinaa orukọ ọna idinku carbothermal. Ọna idinku carbothermal ṣe aṣeyọri ọkan- Idinku igbesẹ, dinku iṣelọpọ gaasi, o si jẹ anfani fun imudara ikore. Ni akoko kanna, ilana iṣelọpọ jẹ rọrun ati rọrun lati ṣakoso, ti o yori si nọmba ti o pọ si ti awọn ile-iṣẹ ti o gba ọna idinku carbothermal.
Igbaradi Hydrothermal ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu
▲ Ìlànà Synthesis
▲ Awọn ohun elo aise sintetiki akọkọ
▲ Ilana sintetiki
▲Iṣe awọn ohun elo sintetiki
Ọna hydrothermal jẹ ọna ilọsiwaju ti o jo fun igbaradi litiumu iron fosifeti awọn ohun elo cathode. Ilana akọkọ rẹ nlo eto hydrothermal supercritical, itusilẹ ferrous sulfate, lithium hydroxide, ati phosphoric acid ninu omi, nmu ojutu naa si ju iwọn 100 lọ ni agbegbe ti a fi ididi si lati dagba giga -iwọn otutu, giga{3}} ojutu olomi titẹ. Idahun naa n tẹsiwaju nipasẹ itọka ion, ti o npese litiumu iron phosphate patikulu patikulu. Ohun elo fosifeti iron litiumu mimọ naa ni a ti yọ, ti gbẹ, ati erogba - lati ṣe agbekalẹ irin lithium fosifeti/erogba eroja.
Idanwo aṣa ati awọn ọna itupalẹ fun awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Iṣiro akojọpọ kemika ati awọn ọna idanwo fun awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Awọn ọna idanwo ohun-ini ti ara fun awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Awọn ọna idanwo iṣẹ ṣiṣe elekitiroki fun awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Iṣayẹwo Awọn ohun elo Iṣeṣe ti Awọn ohun elo Iron Phosphate Lithium
Fun awọn ohun elo fosifeti iron litiumu (LFP), idanwo jẹ imọ-ẹrọ mojuto, paapaa pataki ju iṣakoso ilana iṣelọpọ. Laisi kongẹ ati data idanwo deede, awọn ipo ilana iduroṣinṣin ko le gba, ati nitorinaa, awọn ọja LFP ti o peye ti o pade awọn ibeere lilo ko le ṣejade. Idanwo lile ti awọn ohun elo jẹ pataki jakejado gbogbo ilana iṣelọpọ, lati rira ohun elo aise ati iṣelọpọ si igbelewọn ọja ti pari. Nitorinaa, eyikeyi ẹgbẹ ti n ṣe iwadii ati iṣelọpọ LFP gbọdọ gbe tcnu nla lori ikole ti eto idanwo rẹ. Lilo awọn ohun elo idanwo ti o ni ilọsiwaju, awọn ọna idanwo lile, ati daradara{4}} oṣiṣẹ idanwo awọn oṣiṣẹ jẹ awọn ipo ipilẹ fun ile-iṣẹ lati ṣetọju ipo rẹ ni ile-iṣẹ naa.
Onínọmbà ti awọn ohun-ini abuda miiran ti awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Awọn itupalẹ iṣẹ ṣiṣe elekitiroki ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu
▲Electron airi mofoloji igbekale ti litiumu iron fosifeti ohun elo
▲ Agbara dada ti awọn ohun elo fosifeti irin litiumu
▲ Wiwọn ti irin solubility ni litiumu iron fosifeti ohun elo
▲Spectroscopic abuda ti litiumu iron fosifeti ohun elo
Ninu ohun elo to wulo ti awọn ohun elo fosifeti iron litiumu, ni afikun si awọn idanwo iṣẹ ṣiṣe deede, o tun jẹ dandan lati wiwọn diẹ ninu awọn ohun-ini kan pato lati pese itọkasi fun igbelewọn iṣẹ ṣiṣe ohun elo ati awọn ilana iṣelọpọ batiri. Pẹlu ilọsiwaju ti imọ-ẹrọ, diẹ ninu awọn paramita ti o le ṣe iwọn ni iṣaaju nikan ni lilo awọn sẹẹli ni kikun ni a le pinnu ni lilo awọn ọna ti o rọrun. Fun apẹẹrẹ, iṣẹ ṣiṣe ti awọn ohun elo fosifeti iron litiumu, paapaa iṣẹ ṣiṣe yipo erogba, ni a le ṣe ayẹwo ni bayi nipa lilo awọn sẹẹli ti a ṣe apẹrẹ pataki, mimu ilana wiwọn di irọrun.
Imọ-ẹrọ iṣelọpọ batiri nipa lilo awọn ohun elo fosifeti iron litiumu
▲ Litiumu iron fosifeti batiri eto oniru ni pato
▲ Litiumu irin fosifeti ohun elo slurry igbaradi ọna ẹrọ
▲Abo ti litiumu iron fosifeti slurry
▲ Yiyi litiumu irin fosifeti amọna
▲ Iyipada ati Pipin
▲ Awọn apẹẹrẹ miiran ti iṣelọpọ batiri
Fun eyikeyi batiri lithium{0}}, apẹrẹ akọkọ jẹ iṣẹ akọkọ. Iṣẹ apẹrẹ jẹ ṣiṣe ipinnu ilana iṣelọpọ ti batiri lithium{2}}. Niwọn igba ti iṣẹ batiri jẹ ipinnu nipataki nipasẹ awọn amọna, apẹrẹ elekiturodu jẹ abala pataki ti ilana iṣelọpọ batiri. Eyi tun jẹ otitọ fun awọn batiri fosifeti irin litiumu.
Awọn agbegbe ohun elo akọkọ ti awọn batiri fosifeti irin litiumu
▲ Awọn ohun elo ti awọn batiri fosifeti litiumu iron ninu awọn ẹrọ gbigbe ina
▲ Awọn ohun elo ti awọn batiri fosifeti litiumu iron ni ipese agbara ipamọ agbara
▲ Awọn ohun elo ti awọn batiri fosifeti litiumu iron ninu awọn irinṣẹ agbara
▲ Awọn ohun elo ti awọn batiri fosifeti irin litiumu
Lithium iron fosifeti (LFP) jẹ ohun elo cathode fun awọn batiri lithium{0}}, ati pe anfani ti o tobi julọ ni aabo rẹ ga. O tun ni awọn anfani ti litiumu manganese oxide ati nickel{2}}manganese{3}} awọn ohun elo ternary kobalt ko ni, gẹgẹbi igbesi aye gigun, idiyele ohun elo kekere, ati awọn orisun ohun elo lọpọlọpọ. Awọn batiri LFP ni foliteji iduroṣinṣin, foliteji ṣiṣiṣẹ ni iwọntunwọnsi, ibaramu to dara pẹlu awọn ọna ṣiṣe elekitiroti, kii ṣe majele -, ko ni ipa iranti, ko si ṣe ẹlẹgbin agbegbe. Agbara wọn pato le de 100–130 Wh/kg, eyiti o jẹ awọn akoko 0.3–5 ti o jẹ ti asiwaju{11}}awọn batiri acid ati awọn akoko 1.5 ti nickel{13}} awọn batiri hydride irin. Fi fun ọpọlọpọ awọn anfani rẹ, o gba pe batiri pipe fun awọn ọkọ ina, afẹfẹ ati ibi ipamọ agbara oorun, ati awọn batiri afẹyinti ailewu fun lilo ile.
Outlook fun Awọn ohun elo Cathode miiran fun Awọn Batiri Lithium{0}}
▲Lithium vanadium fosifeti ohun elo -
▲ Lithium manganese fosifeti ohun elo cathode
▲ Litiumu irin silicate cathode ohun elo
▲ Litiumu irin borate cathode ohun elo
▲Lithium- ohun elo cathode olora
Awọn ohun elo lithium iron fosifeti (LFP) ti fi ipilẹ imọ-jinlẹ lele fun ohun elo ti o tan kaakiri ti awọn batiri lithium iwọn{1} nla{1}.
Gẹgẹbi a ti mọ daradara, aabo ti awọn batiri lithium{0}ion ti nigbagbogbo jẹ koko ati ọrọ pataki ti o ni ihamọ idagbasoke ile-iṣẹ naa. Paapaa ni awọn orilẹ-ede ti o ni idagbasoke pẹlu awọn ohun-ini ohun elo iduroṣinṣin ati awọn ohun elo iṣelọpọ fafa, aabo ti awọn batiri lithium{2}} ko le ṣe iṣeduro ni kikun. Níwọ̀n bí ìwọ̀n lítíọ̀mù{4} ion tí ń ṣiṣẹ́ bátìrì ń lọ lọ́wọ́ báyìí ní orílẹ̀-èdè mi, LFP dára{5}} ó bá àwọn ipò orílẹ̀-èdè mi mu, ó sì ń mú ààbò batiri pọ̀ sí i.