تاريخ تطوير بطارية الليثيوم
بعد عقود من التطوير ، تم استخدام بطاريات الليثيوم على نطاق واسع وتطويرها بقوة. الآن أصبحوا بديلاً لمصادر الطاقة التقليدية. ما نوع عملية التطوير التي مرت بها بطاريات الليثيوم؟ لنلقي نظرة:
1. في السبعينيات من القرن الماضي ، استخدم MS Whittingham كبريتيد التيتانيوم كمادة الكاثود والليثيوم المعدني كمادة الأنود لصنع أول بطارية ليثيوم.
2. في عام 1980 ، اكتشف J. Goodenough أنه يمكن استخدام أكسيد الكوبالت الليثيوم كمادة كاثودية لبطاريات الليثيوم أيون.
3. في عام 1982 ، اكتشف RR Agarwal و JR Selman من معهد إلينوي للتكنولوجيا أن أيونات الليثيوم لها خصائص الجرافيت الداخلي. هذه العملية سريعة ويمكن عكسها. في الوقت نفسه ، جذبت مخاطر السلامة لبطاريات الليثيوم المصنوعة من معدن الليثيوم الكثير من الاهتمام. لذلك ، حاول الناس صنع بطاريات قابلة لإعادة الشحن باستخدام خصائص أيونات الليثيوم المضمنة في الجرافيت. تم بنجاح إنتاج أول قطب كهربائي متاح من الليثيوم أيون الجرافيت بواسطة مختبرات بيل بنجاح.
4. في عام 1983 ، اكتشف M. Thackeray و J. Goodenough وآخرون أن المنغنيز الإسبنيل هو مادة كاثود ممتازة ، مع انخفاض السعر والاستقرار والموصلية الممتازة وتوصيل الليثيوم. درجة حرارة تحللها مرتفعة ، وأكسدتها أقل بكثير من أكسيد الكوبالت الليثيوم. حتى إذا كان هناك ماس كهربائي أو شحن زائد ، فيمكنه تجنب خطر الاحتراق والانفجار.
5. في عام 1989 ، اكتشف A. Manthiram و J. Goodenough أن القطب الموجب مع أنيون البوليمر سينتج جهدًا أعلى.
6. في عام 1991 ، أصدرت سوني أول بطارية ليثيوم أيون تجارية. بعد ذلك ، أحدثت بطاريات الليثيوم أيون ثورة في وجه الإلكترونيات الاستهلاكية.
7. في عام 1996 ، اكتشف Padhi و Goodenough أن الفوسفات بهيكل أوليفين ، مثل فوسفات حديد الليثيوم (LiFePO4) ، أكثر تفوقًا من مواد الكاثود التقليدية ، وبالتالي أصبحت مواد الكاثود السائدة حاليًا.
نظرًا للخصائص الكيميائية النشطة جدًا لمعدن الليثيوم ، فإن معالجة معدن الليثيوم وتخزينه واستخدامه لها متطلبات بيئية عالية جدًا. لذلك ، يجب أن يتم إنتاج بطاريات الليثيوم في ظل ظروف بيئية خاصة. ومع ذلك ، نظرًا للمزايا العديدة لبطاريات الليثيوم ، تُستخدم بطاريات الليثيوم على نطاق واسع في الأدوات الإلكترونية والأجهزة الرقمية والأجهزة المنزلية. ومع ذلك ، فإن معظم بطاريات الليثيوم هي بطاريات ثانوية ، وهناك أيضًا بطاريات يمكن التخلص منها. هناك عدد قليل من البطاريات الثانوية التي تعاني من ضعف العمر الافتراضي والأمان.
في وقت لاحق ، اخترعت شركة Sony اليابانية (GG) بطارية ليثيوم مع مادة الكربون مثل القطب السالب والمركب المحتوي على الليثيوم كقطب موجب. أثناء عملية الشحن والتفريغ ، لا يوجد معدن الليثيوم ، فقط أيونات الليثيوم. هذه بطارية ليثيوم أيون. عندما يتم شحن البطارية ، يتم إنشاء أيونات الليثيوم على القطب الموجب للبطارية ، وتتحرك أيونات الليثيوم المتولدة إلى القطب السالب من خلال الإلكتروليت. الكربون كقطب سالب له هيكل متعدد الطبقات. لديها العديد من micropores. يتم تضمين أيونات الليثيوم التي تصل إلى القطب السالب في المسام الدقيقة لطبقة الكربون. كلما تم إدخال المزيد من أيونات الليثيوم ، زادت سعة الشحن. وبالمثل ، عندما يتم تفريغ البطارية (أي العملية التي نستخدمها البطارية) ، يتم تحرير أيونات الليثيوم المضمنة في طبقة الكربون للقطب السالب وتعود إلى القطب الموجب. كلما عادت أيونات الليثيوم إلى القطب الموجب ، زادت سعة التفريغ. ما نسميه عادة سعة البطارية يشير إلى قدرة التفريغ. أثناء عملية شحن وتفريغ Li-ion ، تكون أيونات الليثيوم في حالة حركة من القطب الموجب إلى القطب السالب إلى القطب الموجب. بطاريات Li-ion هي مثل الكرسي الهزاز. طرفي الكرسي الهزاز هما قطبو البطارية ، ويعمل أيون الليثيوم ذهابًا وإيابًا في الكرسي الهزاز مثل رياضي. لذلك تسمى بطاريات Li-ion أيضًا بطاريات الكرسي الهزاز.
مع الاستخدام الواسع النطاق للمنتجات الرقمية مثل الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر المحمولة وغيرها من المنتجات ، تم استخدام بطاريات الليثيوم أيون على نطاق واسع في مثل هذه المنتجات ذات الأداء الممتاز ، وتطورت تدريجياً إلى تطبيقات منتجات أخرى في السنوات الأخيرة. في عام 1998 ، بدأ معهد Tianjin Power Research Institute الإنتاج التجاري لبطاريات الليثيوم أيون. تقليديًا ، يشير الناس إلى بطاريات الليثيوم أيون على أنها بطاريات ليثيوم ، لكن هذين النوعين من البطاريات مختلفان. الآن أصبحت بطاريات الليثيوم أيون هي السائدة.
وفقًا للبيانات الواردة في&مثل ؛ الصين&# 39 ؛ توقعات الطلب على سوق صناعة بطاريات الليثيوم وتقرير تحليل التخطيط الاستراتيجي للاستثمار&مثل ؛ مشكلة الليثيوم المعلقة في الصين&# 39 ؛ صناعة البطاريات هي الاستثمار بلا هوادة في السلسلة الصناعية بينما تشتد المنافسة المضطربة ، ويستمر الطلب على المصب في الضعف ، وتكافح الصناعة للمضي قدمًا في الصين. يعد مسار تطوير صناعة بطاريات الليثيوم أساسًا نموًا وتشكيلًا على مستوى القاعدة. المؤسسات هي في الأساس عملية تجارية واحدة. الخصائص هي: القوة المحدودة ، النطاق الصغير ، ضغط البقاء العالي ، التنمية المستدامة الصعبة. ومع ذلك ، نظرًا لوجود مساحة سوقية واسعة لمركبات الطاقة الجديدة والدعم المستمر لسياسات الحكومة ، لم يتضاءل الاستثمار في سلسلة صناعة بطاريات الليثيوم في الصين ، واشتدت المنافسة غير المنتظمة في الصناعة.
يتميز رابط التصنيع المنخفض بقدرة فائضة خطيرة ، والرابط المتطور لا يستثمر بشكل كافٍ ، واستمر سعر المواد الخام لبطاريات الليثيوم في الانخفاض. من مسار التنمية الصناعية ، بناءً على مجال الإلكترونيات الاستهلاكية ، يعد استخدام بطاريات الليثيوم الصغيرة والمتوسطة مثل الأدوات الكهربائية والدراجات الكهربائية فرصًا للتطوير ، ثم البطاريات الهجينة وأخيراً البطاريات الكهربائية النقية. في الوقت الحاضر ، لا تزال الأدوات الكهربائية والدراجات الكهربائية تهيمن عليها بطاريات النيكل والكادميوم وحمض الرصاص ، ويتطور تطبيق بطاريات الليثيوم ببطء ؛ التكنولوجيا الهجينة الرئيسية موجودة في الخارج ، ومنتجات السيارات الهجينة هي في الأساس علامات تجارية أجنبية. من منظور الدعم الوطني ، تميل أكثر نحو السيارات الكهربائية الخالصة. ومع ذلك ، نظرًا لأن المواد والتقنيات الكهربائية النقية لا تزال بعيدة عن التطبيقات على نطاق واسع ، فإن الطلب غير كافٍ ، وتواجه سلسلة صناعة بطاريات الليثيوم حالة محرجة من الاستثمار المستمر ولكن الطلب ضعيف.
على الرغم من أن الطريق متعرج ، إلا أن الآفاق لا تزال مشرقة. لقد خرجت مواد بطاريات المنبع المحلية بالفعل من فترة التقديم ودخلت فترة من النمو السريع. في الوقت الحاضر ، ظهر عدد من شركات المواد ذات المستويات المتقدمة الدولية. تركز هذه الشركات على تطوير التكنولوجيا الأساسية وتتعاون معها لتطوير منتجات مشتركة للاحتياجات المختلفة للعملاء في المراحل النهائية. من خلال قدراتها القوية في التطوير التقني وقدرات خدمة العملاء ، فقد حازت على تقدير العملاء ودخلت باستمرار في نظام سلسلة التوريد لأفضل الشركات المصنعة للبطاريات. زيادة تعزيز قوتهم من خلال التعاون والتعاون ، وتحقيق دائرة فاضلة.
مع التقدم السريع للتكنولوجيا الأساسية والزيادة المستمرة لحصة السوق بين عدد من عمالقة المواد المحلية ، سيظل القوي قويًا. هذا هو تركيزنا. من منظور خلية منتصف الطريق وحزمة المصب ، تختار العديد من الأجهزة الاستهلاكية المهمة الصين حاليًا كقاعدة تجميع لها. وقد مكن هذا أيضًا خلايا البطاريات اليابانية والكورية ومصانع تجميع البطاريات من الاستقرار أيضًا في الصين ، كما تتطور الطاقة الإنتاجية للمصنعين المحليين بسرعة. في قطاع الخلايا الوسطى ، من أجل التعامل مع الانخفاض التدريجي في أسعار المنتجات ، يقوم المزيد والمزيد من الشركات المصنعة بتجميع البطاريات ومعالجتها ، بما في ذلك Sony و Samsung و LG و New Energy و BYD وما إلى ذلك ، خاصة في البطاريات المربعة و بطاريات البوليمر المشغولة بالكامل. دور العرض لتجميع خلايا البطارية. نظرًا لاستخدام معظم البطاريات المنشورية في منتجات الهواتف المحمولة ، يتم تجميعها تقريبًا بواسطة مصانع خلايا البطارية. يتم تجميع جميع الخلايا المفردة لبطاريات البوليمر تقريبًا بشكل كامل بواسطة مصانع خلايا البطارية بشكل مستقل. فقط التطبيقات متعددة السلاسل والمتوازية سيتم تجميعها ومعالجتها بواسطة مصنع التجميع. تطورت خلية منتصف الطريق وحزمة المصب تدريجياً من علاقة المنبع والمصب النقية في الماضي إلى علاقة تعاونية وتنافسية. العلاقة بين المنافسة سوف تزداد تدريجيا في المستقبل.
