Einführung in die Entwicklung und Anwendung von Lithiumbatterien

"Lithiumbatterie" ist eine Art Batterie mit Lithiummetall oder Lithiumlegierung als negativem Elektrodenmaterial und nichtwässriger Elektrolytlösung. 1912 wurde erstmals eine Lithium-Metall-Batterie von gilbertn.lewis vorgeschlagen und untersucht. In den 1970er Jahren schlug MSW hitTIngham vor und begann, Lithium-Ionen-Batterien zu untersuchen. Aufgrund der sehr lebhaften chemischen Eigenschaften von Lithiummetall stellen die Verarbeitung, Konservierung und Verwendung von Lithiummetall sehr hohe Anforderungen an die Umwelt. Daher werden Lithiumbatterien schon lange nicht mehr verwendet. Mit der Entwicklung von Wissenschaft und Technologie hat sich die Lithiumbatterie zum Mainstream entwickelt. Lithiumbatterien können grob in zwei Kategorien unterteilt werden: Lithiummetallbatterien und Lithiumionenbatterien. Lithium-Ionen-Batterien enthalten kein metallisches Lithium und sind wiederaufladbar. Die fünfte Generation von wiederaufladbaren Lithium-Metall-Batterien wurde 1996 geboren. Die Sicherheit, die spezifische Kapazität, die Selbstentladungsrate und das Leistungs- / Preisverhältnis sind alle besser als bei Lithium-Ionen-Batterien.

Entwicklungsprozess der Lithiumbatterie:

1970 verwendete MS Whittingham von Exxon Titansulfid als positives Elektrodenmaterial und Lithiummetall als negatives Elektrodenmaterial, um die erste Lithiumbatterie herzustellen. Lithiumbatterien haben Mangandioxid oder Thionylchlorid als positive Elektrode und Lithium als negative Elektrode. Nach dem Zusammenbau der Batterie hat die Batterie eine Spannung und muss nicht aufgeladen werden. Zuvor wurden auch Li-Ionen-Batterien entwickelt. Beispielsweise waren die in Kameras verwendeten Tastenbatterien Lithiumbatterien. Diese Art von Batterie kann auch aufgeladen werden, aber die Zyklusleistung ist nicht gut. Während des Lade- und Entladezyklus bildet sich leicht ein Lithiumkristall, der einen Kurzschluss innerhalb der Batterie verursacht. Daher ist das Laden dieser Art von Batterie im Allgemeinen verboten . 1980 entdeckte j.godenough, dass Lithiumkobaltoxid als Kathodenmaterial für Lithiumionenbatterien verwendet werden kann.

1982 stellten das Technologieinstitut der Universität von Illinois (theIllinoisInsTItuteofTechnology), RRA garwal und JRS elman, fest, dass eingebettete Lithiumionen die Eigenschaften des Graphits haben. Der Prozess ist schnell und reversibel. Gleichzeitig haben Lithiumbatterien aus Lithiummetall aufgrund ihrer potenziellen Sicherheitsrisiken viel Aufmerksamkeit auf sich gezogen. Daher versuchen die Menschen, wiederaufladbare Batterien mit den Eigenschaften von in Graphit eingebetteten Lithiumionen herzustellen. Die erste verfügbare Lithiumionen-Graphitelektrode wurde von Glockenlabors versuchsweise hergestellt.

1983 stellten m.hackeray und j.groodenough et al. fanden heraus, dass Manganspinell ein ausgezeichnetes Anodenmaterial mit niedrigem Preis, Stabilität und ausgezeichneter Leistung bei der Leitung von Elektrizität und Lithium war. Seine Zersetzungstemperatur ist hoch und die Oxidation ist weitaus niedriger als die des Lithiumkobaltoxids, selbst wenn ein Kurzschluss vorliegt, kann eine Überladung auch die Gefahr einer Verbrennung und Explosion vermeiden.

1989 stellten aj thiram und jg odenough fest, dass die Verwendung einer positiven Elektrode für polymerisierte Anionen eine höhere Spannung erzeugen würde.

1992 erfand die japanische SONY Corporation eine Lithiumbatterie mit Kohlenstoffmaterial als negativer Elektrode und Lithiumverbindungen als positiver Elektrode. Beim Laden und Entladen gibt es kein Lithiummetall, nur Lithiumionen. Dies ist der Lithium-Ionen-Akku. Dann revolutionierten Lithium-Ionen-Batterien die Unterhaltungselektronik. Solche Batterien, die Lithiumkobaltoxid als positives Elektrodenmaterial verwenden, sind nach wie vor die Hauptstromquelle für tragbare elektronische Geräte.

1996 stellten Padhi und Goodenough fest, dass Phosphate mit Peridotitstruktur wie Lithiumeisenphosphat (LiFePO4) sicherer sind als herkömmliche Anodenmaterialien und besonders widerstandsfähig gegen hohe Temperaturen und Überladung sind. Daher ist der Hauptstrom der Entladung von Lithiumbatterieanodenmaterial mit großer Stromstärke geworden.

Wenn wir uns die Geschichte der Batterieentwicklung ansehen, können wir drei Merkmale der aktuellen Entwicklung der weltweiten Batterieindustrie erkennen. Zweitens eine Batterie-zu-Batterie-Umwandlung, die im Einklang mit der Strategie für nachhaltige Entwicklung steht; Drittens die Batterie weiter in die kleine, leichte, dünne Entwicklungsrichtung. In der kommerziellen wiederaufladbaren Batterie ist die spezifische Energie der Lithium-Ionen-Batterie am höchsten, insbesondere der Polymer-Lithium-Ionen-Batterie, die das Ausdünnen der wiederaufladbaren Batterie realisieren kann. Aufgrund des hohen Verhältnisses von Volumen zu Energie und Masse zu Energie von wiederaufladbaren und umweltfreundlichen Lithium-Ionen-Batterien mit den drei Merkmalen der aktuellen Entwicklung der Batterieindustrie gibt es in den Industrieländern ein schnelles Wachstum. Die Entwicklung der Telekommunikations- und Informationsmärkte, insbesondere die umfassende Nutzung von Mobiltelefonen und Laptops, hat Marktchancen für Lithium-Ionen-Batterien eröffnet. Polymer-Lithium-Ionen-Batterie in Lithium-Ionen-Batterie mit ihren einzigartigen Sicherheitsvorteilen wird die Flüssigelektrolyt-Lithium-Ionen-Batterie allmählich ersetzen und zum Hauptstrom der Lithium-Ionen-Batterie werden. Polymer Lithium-Ionen-Batterie ist als "Batterie des 21. Jahrhunderts" bekannt, wird eine neue Ära der Batterie einleiten, die Entwicklungsaussichten sind sehr optimistisch.

Im März 2015 entwickelte scharf gemeinsam mit Professor Tanaka von der Universität Kyoto eine Lithium-Ionen-Batterie, die bis zu 70 Jahre halten kann. Der Akku hat ein Volumen von 8 Kubikzentimetern und kann 25.000 Mal geladen und entladen werden. Und scharf gesagt, dass die Langlebigkeit des Lithium-Ionen-Akkus tatsächlich 10.000-mal geladen und entladen wird, seine Leistung ist immer noch stabil.

Entwicklungsperspektive der Lithiumbatterie:

Verschiedene Materialien wurden untersucht, um bessere Sorten zu entwickeln. So entsteht aus dem VAE-Lithiumbatteriebus (hergestellt in den Niederlanden) ein beispielloses Produkt. Beispielsweise sind Lithiumschwefeldioxidbatterien und Lithiumthionylchloridbatterien sehr charakteristisch. Ihr positiv aktives Material ist auch das Lösungsmittel des Elektrolyten. Diese Struktur findet sich nur in nichtwässrigen elektrochemischen Systemen. Daher fördert die Untersuchung der Lithiumbatterie auch die Entwicklung der elektrochemischen Theorie des nichtwässrigen Systems. Neben der Verwendung verschiedener nichtwässriger Lösungsmittel wurden auch Polymer-Dünnschichtbatterien untersucht.

Lithiumbatterien werden häufig in Energiespeichersystemen wie Hydraulik-, Wärmekraft-, Wind- und Solarkraftwerken, unterbrechungsfreier Stromversorgung für Pfosten und Telekommunikation, Elektrowerkzeugen, Elektrofahrrädern, Elektromotorrädern, Elektroautos, militärischen Geräten, Luft- und Raumfahrt und anderen eingesetzt andere Felder.

Lithium-Ionen-Akkus werden aufgrund ihres besonderen Leistungsvorteils häufig in tragbaren Elektrogeräten wie Laptops, Kameras und Mobilkommunikation eingesetzt. Die entwickelte Lithium-Ionen-Batterie mit großer Kapazität wurde in Elektrofahrzeugen getestet und wird voraussichtlich im 21. Jahrhundert zu einer der Hauptstromquellen für Elektrofahrzeuge werden. Es wird auch in Satelliten, Luft- und Raumfahrt und Energiespeichern eingesetzt. Mit der Energieknappheit und dem weltweiten Umweltdruck. Lithiumbatterien sind in der Elektrofahrzeugindustrie weit verbreitet, insbesondere bei der Entstehung von Lithiumeisenphosphat-Materialbatterien, die die Entwicklung und Anwendung der Lithiumbatterieindustrie fördern.

Der Plan wird voraussichtlich das weltweite Lithiumbatteriemuster ändern

Am 18. April hat der Staatsrat die verabschiedete "Entwicklungsplanung für die Energieeinsparung und die Entwicklung neuer Energiefahrzeuge (2012 ~ 2020)" (im Folgenden als "Planung" bezeichnet) über den rein elektrischen Antrieb für die Transformation der Hauptindustrie in der Autoindustrie klargestellt Strategische Ausrichtung, Popularisierung von Plug-in-Hybridfahrzeugen und die Einführung der reinen Elektro- und Hybridautos im Jahr 2015 hat das kumulierte Volumen 500000 erreicht, das Ziel von mehr als 5 Millionen Fahrzeugen bis 2020.

Die Einführung der "Planung" sorgte auf der Straße für große Besorgnis. Viele Experten glauben, dass dieser Schritt die Automobilindustrie zusätzlich in eine neue Entwicklungsphase führen wird, aber auch für die Kernkomponenten der Energiespar- und Kraftfahrzeugbatterieindustrie mit neuen Energiequellen einen riesigen Marktüberblick.

Laut Statistiken im Bericht über die Analyse der Produktions- und Vermarktungsnachfrage und der Investitionsprognose der chinesischen Lithiumbatterieindustrie von 2013 bis 2017 wurde die Marktgröße der fertigen Lithiumbatteriesätze in Chinas neuen Energiefahrzeugen, Stromnetz-Energiespeichern, Spezialfahrzeugen, Kommunikationsbasisstationen und Andere Bereiche beliefen sich 2012 auf 3,5 Milliarden Yuan, ein Plus von 34,6% gegenüber 2,6 Milliarden Yuan im Jahr 2011. Unter ihnen entfallen 57% auf den Einsatz neuer Energiefahrzeuge.

Seit dem Start der Smartphones von Apple Inc. 2007, gefolgt von der Einführung von Tablet-Computern, ist die Welt in die Ära der Intelligenz eingetreten. Die starke Nachfrage nach Smartphones und Tablet-Computern hat den Verkauf von digitalen Lithiumbatterien schnell gefördert, wobei der Verkauf von Lithiumbatterien für Mobiltelefone am größten ist.

Im Jahr 2012 wurde die Produktstruktur der digitalen Lithiumbatterieindustrie rasch angepasst. Einerseits stieg das Verkaufsvolumen von Soft-Pack-Lithiumbatterien und zylindrischen Lithiumbatterien rasch an und hielt eine Wachstumsrate von mehr als 30% aufrecht; Andererseits schrumpfte die Marktgröße einer quadratischen Lithiumbatterie mit Aluminiumhülle schnell. Die gesamte digitale Lithiumbatterieindustrie befindet sich in tiefgreifenden Veränderungen. Für Anleger bestimmt das zukünftige Schicksal des Unternehmens, ob sie die Veränderung des Markttrends im Veränderungsprozess erfassen können.

Anwendung der Lithiumbatterie:

Mit der Entwicklung der Mikroelektronik im 20. Jahrhundert werden immer mehr miniaturisierte Geräte verwendet, die eine hohe Stromversorgung erfordern. Die Lithiumbatterie trat dann in die groß angelegte praktische Phase ein.

Eine der ersten Anwendungen war die in Schrittmachern verwendete subgalvanische Lithiumbatterie. Da die Selbstentladungsrate der Lithium-Unterbatterie sehr niedrig ist, ist die Entladungsspannung sehr gering. Es ermöglicht die Implantation von Herzschrittmachern in den Körper zur Langzeitanwendung.

Lithium-Mangan-Batterien haben im Allgemeinen eine Nennspannung von mehr als 3,0 Volt, die besser für die Stromversorgung mit integrierten Schaltkreisen geeignet ist und häufig in Computern, Taschenrechnern und Uhren verwendet wird.

Lithium-Ionen-Batterien sind weit verbreitet in Mobiltelefonen, Notebooks, Elektrowerkzeugen, Elektrofahrzeugen, Straßenlaternen, Notstrom, Navigationslichtern, Haushaltsgeräten, kann man sagen, dass die größte Anwendungsgruppe.

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