개요
1970 년대 배터리의 발명 및 상용화 이후, 리튬 이온 배터리는 전력 공급에서 소규모 및 전자 장치에 전기 공급에서 전기 공급까지의 무게로 발전했습니다. 60 톤, 시장을 성숙하고 중요하게 만듭니다.
전 세계 정부의 정책과 사업체가 개발을 촉진하고 있습니다., 리튬 이온 배터리 제작 (리튬 이온 배터리라고도 함) 비 재생 에너지를 사용하는 발전기보다 배출량이 적을뿐만 아니라, 더 낮은 비용과 더 많은 에너지 옵션이 있습니다..
수십 년간의 테스트 후, 다양한 전기 화학적 구성이 등장했습니다, 각각 고유 한 특성과 속성 장점이 있습니다, 다른 산업의 제품에 적합합니다.
이 기사에서는, 6 가지 유형의 리튬 이온 배터리 화학이 도입됩니다., 내가 믿는 것은 당신에게 도움이 될 것입니다.
1.태양 전지판 시스템의 기존 배터리 유형은 무엇입니까??
태양 전지판 시스템에 대해 논의 할 때, 시장의 주요 유형의 배터리는 납산 배터리 및 리튬 이온 배터리입니다.. 전자의 가격은 상대적으로 저렴합니다, 그러나 일반적으로 더 큰 볼륨과 예상 서비스 수명 2 그리고 5 연령.
리튬 이온 배터리는 납산 배터리보다 비쌉니다, 그들의 성능은 더 안정적이고 예상 수명이 길다 (10 에게 12 연령), 시장에서 점차 가장 인기있는 자료가되도록.
게다가, 효율성과 비용의 중간 위치를 차지하는 다른 화학 유형의 배터리가 있습니다., 또한 다른 관점과 응용 요구로 인해 자체 시장이 있습니다..
예를 들어, 니켈 카드뮴 배터리는 저온에서 에너지를 저장할 수 있습니다, 그러나 그들의 밀도는 낮습니다, 따라서 많은 양의 에너지를 저장할 수 없습니다. 앞서 언급 한 배터리와 비교합니다, 니켈 수소 배터리는 전년도에 비해 저장 용량이 높고 유지 보수 비용이 낮습니다., 또한 시장에서도 호의를 얻을 것입니다.
리튬 에너지는 활발하고 뜨거운 연구 분야입니다, 그리고 현재 가장 인기있는 배터리 화학 물질에는 포함됩니다:
리튬 니켈 망간 코발트 (linixmnycozo2 또는 NMC)
리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 (Linicoalo2 또는 NCA)
인산철리튬 (LIFEPO4 또는 LFP)
리튬 코발트 산화물 (licoo2 또는 LCO)
리튬 망간 산화물 (limn2o4 또는 LMO)
티탄산리튬 (li2tio3 또는 LTO)
이들은 모두 리튬 배터리이지만, 그들 사이에는 다른 차이점이 있습니다.
2.리튬 이온 배터리의 화학적 유형
리튬 이온 배터리의 화학적 유형을 분석하고 이해하려면, 먼저 관련 평가 용어를 이해합니다, 개념을 이해하고 더 나은 비교를 할 수 있도록 도와줍니다..
2.0.1 특정 에너지
운영 시간 용량, 킬로그램 당 킬로와트 시간으로 표현됩니다.
2.0.2 특정 힘
고전류 하의 운송 용량, 킬로그램 당 와트로 표현됩니다。
2.0.3 보안
열 런 어웨이의 온도 임계 값을 기준으로 판단
2.0.4 성능
용량, 전압, 저항은 또한 다른 온도에서의 배터리 성능을 나타냅니다.
2.0.5 서비스 수명
배터리의 전체 충전 배출주기의 총 사용 시간.
2.0.6 투자 비용
원료 비용, 어셈블리 구성 요소, 노동 기술 투자.
2.1 리튬 코발트 산화물 (LICOO2 또는 LCO)
- 높은 비에너지 (에너지 밀도)
- 제한된 특정 전력
- 낮은 보안
- 짧은 서비스 수명
리튬 코발트 산화물 배터리, 리튬 코발트 산화물 또는 리튬 이온 코발트 배터리라고도합니다., 그 이후로 알려져 있습니다 1991. 리튬 코발트 산화물은 고유 한 에너지 배터리 화학 성분을 형성 할 수 있습니다., 양극으로 흑연 탄소와 산화 코발트로 음극으로, 및 이온 이동을 용이하게하는 층 구조.
공칭 전압은 3.7V이고 에너지 밀도는 150 180WH/kg.
이 높은 특정 에너지이지만 낮은 특정 전력 성능은 오랫동안 저전력 부하로 전달 될 수 있음을 의미합니다., 따라서 LCO 배터리는 일반적으로 스마트 폰에서 사용됩니다, 정제, 그리고 노트북.
하지만, 이 유형의 화학 배터리는 안전 점수가 낮습니다., 특히 열 안정성 측면에서, 높은 강도로 배터리가 과열되어 열 런 어웨이의 위험을 증가시킬 수 있습니다..
그러므로, 수명이 짧은 수명 및 충전주기와 결합됩니다, LCO 배터리는 다양한 산업이 다른 비용 효율적인 배터리 기술에 투자함에 따라 더 이상 가장 인기있는 선택이 아닙니다..
그 동안에, 코발트 광업이 인권 침해와 관련이 있다는 특별한 이유가 있습니다.. 콩고 민주 공화국은 거의 공급됩니다 70% of the world's cobalt raw materials.
하지만, 매뉴얼에 대한 노동법이나 안전 규정이 없습니다. (소규모) 아프리카에서 두 번째로 큰 국가에서 코발트 채굴 프로젝트 내에서 채굴 작업. 고위험 수동 채굴, 광업 과정에서 아동 노동의 고용, 그리고 열악한 근무 조건은 코발트 광업 산업에 "혈액 배터리".
코발트 무료 리튬 이온 배터리는 인간에게 윤리적 인 배터리 재료를 활용하는 데 도움이됩니다..
2.2 리튬 망간 산화물 (LIMN2O4 또는 LMO)
- 보안을 향상시킵니다
- 높은 열 안정성
- 제한된 사이클 수명
- 중간 특이 적 에너지
- 적당한 전력 비율
LMO 배터리는 일반적으로 리튬 망간 산화물이라고합니다., 리튬 이온 망간, 망간 스피넬, 그 이후로 알려져 있습니다 1996. 그것의 구조는 3 차원 스피넬 구조 또는 리튬 망간 산화물 음극 결정 프레임 워크를 형성한다..
스피넬 구조는 현재 이동 및 이온 흐름 궤적을 향상시킬 수 있습니다., 내부 저항을 줄입니다, 안전과 안정성을 향상시킵니다.
The lithium manganese design has maximized the battery's lifespan, 안전, 그리고 구체적인 힘. 배터리 수명을 연장하고 배터리 특이 적 에너지를 향상시킬 수있는 하이브리드 배터리의 화학적 구성으로 인해, BMW I3 및 Nissan Leaf와 같은 많은 전기 자동차가 LMO-NMC 조합을 선택했습니다.. LMO 구성 요소는 가속 동안 고전류를 제공합니다, NMC는 운전 범위를 증가시킵니다.
2.3 인산철리튬 (LIFEPO4 또는 LFP)
- 높은 보안
- 높은 특정 전력
- 긴 사이클 수명
- 낮은 에너지
리튬 철 포스페이트는 Lifepo4의 한 유형입니다 LFP 배터리, 음극 물질로서 인산염의 발견은 충전식 리튬 배터리의 개발을 주도했습니다..
수십 년간의 개발 및 응용 후, 이제 인기있는 자료가되었습니다.
LFP 배터리는 주로 에너지 저장 및 높은 안전이 필요한 기타 응용 프로그램에 사용됩니다., 고성능, 그리고 긴 수명. LIFEPO4 배터리의 공칭 전압은 낮습니다, 코발트 리튬 이온 배터리보다 특정 에너지가 낮습니다.
Although the energy density of this battery's chemical composition is slightly lower (3.2v/셀), 서비스 수명이 길다, 저렴한 비용, 그리고 더 안전합니다.
매우 큰 온도 차이를 견딜 수 있습니다, 높은 부하와 가혹한 환경을 가진 산업에서 인기. 전기 화학적 성능이 우수하고 배터리 과충전에 대한 내성이 높아집니다., 높은 내구성 고정 위치에 사용되는 장비에서도 인기가 있습니다..
배터리 화학 기술의 발전으로 전통적인 배터리를 교체하는 데 필수적인 단계가되었습니다.. 예를 들어, 리튬 포스페이트 배터리는 납산 스타터 배터리를 대체 할 수 있습니다 - 리튬 포스페이트 배터리는 4 개의 배터리가 직렬로 연결되면 잘 작동합니다., 직렬로 연결된 6 개의 납산 배터리에 의해 생성 된 전압과 동일한 전압 생성.
이것은 또한 LifePO4 배터리의 탁월한 성능과 경제적 생존력을 반영합니다..
2.4 리튬 니켈 망간 코발트 (Linixmnycozo2 또는 NMC)
- 높은 특정 전력
- 높은 비에너지
- 높은 보안
- 중간 비용
- 전반적인 좋은 성능
리튬 니켈 망간 코발트는 배터리 시장의 주요 화학 물질 중 하나입니다.. 배터리, NMC라고도합니다, NCM, 등., 에너지 배터리 또는 전원 배터리로 사용할 수 있습니다.
NMC 배터리는 가장 성공적인 니켈 망간 코발트 리튬 이온 음극 조합 배터리 제품 중 하나입니다..
생산 비용 절감에 기초하여, 또한 높은 에너지를 제공 할 수 있으며 안전이 좋습니다.. 에 대한 2000 충전주기는 또한 서비스 수명이 우수하다는 것을 증명합니다..
공칭 전압은 3.6V이고 에너지 밀도는 150-220Wh/kg입니다., 전기 자동차 산업에서 고품질 선택으로. 니켈의 장점을 결합합니다 (높은 에너지) 그리고 망간 (낮은 내부 저항을 달성하기 위해 스피넬 구조를 형성합니다), NMC 배터리는 전기 자전거와 같은 산업에서 널리 사용됩니다., 전기 자동차, 의료 장비.
NMC는 또한 6 개의 구성 중에서 자체 가열 속도가 가장 낮습니다., 그리고 가벼운, 작은 크기, 그리고 강력한 에너지 저장 용량은 그것을 제조업체에게 이상적인 선택 중 하나로 만듭니다..
NMC의 화학적 조성은 다른 양을 포함하도록 구성 될 수 있습니다.. NMC 공식은 일반적으로 구성됩니다 33% 니켈, 33% 망간, 그리고 33% 코발트. 코발트는 점점 비싸고 조달을 유지하기가 어려워지고 있습니다., 세상이 코발트의 사용을 최소화하기 위해 추진함에 따라.
그래서 독특한 조합 1-1-1 코발트 함량이 낮고 원자재 비용이 낮아 NMC 배터리가 좋은 선택으로 만듭니다.. 그러므로, 광범위한 응용 프로그램에 자주주기에 의존하는 산업에서 인기있는 선택입니다., 자동차 및 에너지 저장 시스템에서 배터리의 대규모 생산과 같은 (에스).
시장 응용 분야의 다른 성공적인 조합 구조는 NMC811 및 NMC622입니다., 그리고 NMC 시리즈는 시장에서 NMC 혼합 리튬 이온의 전기 화학 시스템에 적응하기 위해 지속적으로 성장하고 있습니다..
2.5 리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 (Linicoalo2 또는 NCA)
- 높은 비에너지
- 긴 서비스 수명
- 뛰어난 힘과 성능
- 비용과 안전은 다른 사람들에 비해 상대적으로 열악합니다
리튬 니켈 코발트 알루미늄 산화물 (NCA) 배터리는 NMC와 유사하며 특정 에너지가 높고 특정 전력 데이터가 우수합니다.. 납 기반의 특정 에너지를 비교 한 연구에서, 니켈 기반, 리튬 기반 시스템, 리튬 알루미늄이 발견되었습니다 (NCA) 특정 에너지가 가장 높습니다, 그리고 NCA는 사이클 수명이 높습니다 2000 충전주기.
200-260Wh/kg의 에너지 밀도와 3.6V의 공칭 전압은 NCA를 전원 시스템에 이상적인 선택으로 만듭니다., 이 화학 성분은 안전 문제에 더 많은주의를 기울여야하며 비용이 많이 들지만.
NCA 배터리는 알루미늄을 추가하여 더 높은 안정성을 달성하기 때문입니다, 그러나 배터리 화학 물질에서, 니켈 함량이 높을수록, 특정 에너지가 높을 수 있습니다, 그리고 배터리 안정성이 나빠질수록. 그러므로, NCA 배터리는 배터리 품질과 사용자 안전을 보장하기 위해 더 많은 안전 조치를 취해야합니다..
NCA는 오랫동안 비교적 큰 전류를 전달하고 빠른 충전을 위해 높은 충전 속도를 유지할 수 있습니다.. 구성된 배터리는 고성능 전기 자동차 또는 대형 도로 전기 자동차에 사용할 수 있습니다. (오베스), NCA 만들기 전기 차량 전원 시스템의 후보 재료.
2.6 티탄산리튬 (li2tio3 또는 lto)
- 탁월한 보안
- 고속 충전
- 긴 서비스 수명
- 낮은 에너지
시장에 진입 한 이후 2008, 리튬 티타 네이트 배터리는 성능이 뛰어난 가장 안전한 리튬 이온 배터리 중 하나였습니다., 고온에서의 열 안정성 및 높은 배출 전류와 같은 (10 정격 용량의 시간).
충전주기가 거의 없습니다 15000 타임스, 그리고 서비스 수명은 리튬 철 포스페이트보다 길다..
LTO 배터리에서, 리튬 티타 네이트는 양극의 흑연을 대체합니다, 리튬 망간 산화물 또는 NMC는 음극 재료 역할을합니다.. 기존 코발트 혼합 리튬 이온 배터리와 비교했습니다, 리튬 티타 네이트 배터리는 변형 특성이 없습니다, SEI를 형성하지 않습니다 (고체 전해질 계면) 저온 충전 및 빠른 충전 중 필름 또는 리튬 코팅, 반응 효율을 보장합니다.
리튬 티타 네이트는 넓은 온도 범위에서 우수한 특정 전력과 성능을 가지고 있습니다., 그러나 두 가지 주요 단점은 다른 유형의 데이터에 비해 생산 비용과 특정 전력이 낮습니다..
LTO는 항공 우주 및 군사 장비에 사용되었습니다, 태양 에너지 응용뿐만 아니라, 그리고이 배터리 화학에 대한 추가 개발의 여지가 여전히 남아 있습니다..
결론
요한 b. Goodenough는 한 번 말했다, "과학은 국제 언어입니다.". 혁신을 계속 촉진하는 것은 바로이 언어입니다., 그리고 혁신적인 기술은 글로벌 리튬 이온 배터리 시장의 지속적인 개발과 활력으로 이어졌습니다..
배터리 제조업체는 새로운 유형의 리튬 이온 배터리의 잠재력을 발휘하기 위해 리튬 이온 배터리의 연구 및 개발에 지속적으로 투자하고 있습니다.. 다음은 6 가지 인기있는 화학 유형의 리튬 이온 배터리입니다., 그리고 나는 당신이 그들을 읽은 후 더 깊은 이해를 가질 것이라고 믿습니다..
LCO 배터리는 휴대용 전자 장치에서 가장 일반적으로 사용되는 배터리입니다..
LMO 배터리는 LCO 배터리보다 더 높은 전류를 제공합니다, 그리고 NMC는 다른 코발트 기반 배터리에 비해 저렴한 비용으로 인해 많은 응용 분야의 주요 캐소드 화학 물질이되었습니다.. LTO 배터리가 더 빨리 충전됩니다, LFP 배터리는 완전히 충전 된 경우에도 매우 안정적이고 안전합니다.. NCA는 고 부하 애플리케이션에서 잘 작동하며 배터리 수명이 길다., 전기 자동차 제조업체에게 이상적인 선택입니다.
그들은 각자 자신의 강점과 뚜렷한 특성을 가지고 있다고 말할 수 있습니다., 응용 프로그램 시나리오도 다릅니다. 리튬 이온 배터리는 현재 시장에서 널리 사용되는 충전식 배터리 중 하나이며 현재 2 차 배터리 시장을 지배하고 있습니다..
그리고 배터리 시장에는 여전히 더 크고 광범위한 개발 공간이 있습니다., 나트륨 이온 배터리의 연구 및 개발과 같은, 화학 분야의 상위 10 개 신흥 기술 중 하나입니다. 2022.
중국 난징 공과 대학의 Xia Hui 교수, 국내 및 외국 팀과 협력하여, 망간 기반 음극 재료의 연구에서 상당한 진전을 보였습니다., 편집자를위한 유망한 미래 배터리 시장이기도합니다..
인류 역사가 끊임없이 창조되는 것처럼, 기술 혁신도 지속적으로 업데이트되고 있습니다, 그리고 우리는 함께 배터리 개발에 계속주의를 기울일 수 있습니다..
