새로운 에너지 기술은 21 세기 첨단 기술로 인정 받고 있습니다. 새로운 에너지 분야의 중요한 부분 인 배터리 산업은 세계 경제 발전의 새로운 지점이되었습니다. 현재 리튬 이온 배터리는 중요한 에너지 원으로 널리 사용되고있다. 전자 통신 또는 운송 분야에서든 그녀는 매우 중요한 역할을하며 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다.
리튬 이온 배터리는 일종의 2 차 배터리입니다. 그것은 리튬 배터리를 기반으로 개발 된 새로운 유형의 배터리입니다. 주로 음극과 양극 사이에서 움직이는 리튬 이온에 의존합니다. 1970 년대부터 리튬 금속을 음극으로 사용하는 다양한 고 에너지 비선형 리튬 1 차 전지가 소개되어 널리 사용되고있다.
리튬 이온 배터리는 높은 작동 전압, 높은 비 에너지, 대용량, 작은 자기 방전, 좋은 사이클, 긴 수명, 가벼운 무게 및 작은 크기를 가지고 있습니다. 현대 고성능 배터리의 대표이며 휴대 전화 및 노트북 컴퓨터와 같은 휴대용 전자 장치입니다. 이상적인 동력원은 앞으로 전기 자동차 및 무선 전동 공구의 주요 동력원 중 하나가 될 것으로 기대됩니다.
중국의 리튬 이온 전지 산업의 개발 역사는 오래되었지만 매우 빠르게 발전하고 있습니다. 2012 년 중국의 이온 배터리 총 생산량은 41 억 8000 만 개에 이릅니다. 국제 리튬 이온 배터리 시장에서 중국, 일본 및 한국은 3 각형 상황을 형성했다. 중국의 리튬 이온 배터리 산업의 기술 개발은 외국의 성숙한 기술을 모방하여 시작되었습니다. 이 과정에서 프로세스 혁신은 중국의 리튬 이온 배터리 산업의 초기 개발의 주요 성과입니다. 최근 기술 혁신에 대한 투자가 늘어나면서 리튬 이온 전지 산업은 기술 혁신 측면에서 급속도로 발전하여 기본적인 산업 핵심 경쟁력을 형성하고 있으며 특정 분야에서 기술적 우위를 축적하고 있습니다.
리튬 이온 전지 재료 연구 현황 및 개발 동향
리튬 이온 전지의 주된 구조는 양극, 음극, 리튬 이온을 전도 할 수있는 전해질 및 양극 및 음극을 분리하는 세퍼레이터이다. 리튬 이온 배터리의 전기 화학적 성능은 주로 사용 된 전극 재료 및 유전체 재료의 구조 및 특성에 달려 있습니다. 특히, 전극 재료의 선택 및 품질은 리튬 이온 배터리의 특성 및 가격을 직접 결정합니다.
현재, 리튬 이온 전지의 양극 재료에 대한 연구는 주로 리튬 코발트 산화물 및 니켈 산 리튬에 초점을 맞추고있다. 동시에, 일부 새로운 음극 재료 (Li-Mn-O 재료 및 전도성 폴리머)의 등장은 리튬 이온 배터리의 음극 재료이기도합니다. 이 개발은 새로운 활력을 불어 넣었으며 고전압, 높은 비 용량 및 우수한 사이클 성능을 가진 리튬 이온 이차 전지 음극 재료를 개발하기위한 새로운 시스템을 찾기 위해이 분야에서 중요한 연구 내용입니다. 현재, 리튬 이온 전지의 양극 재료는 여전히 LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 및 이들의 복합 재료와 같은 전이 금속 산화물이다. 2005 년에서 2010 년 사이에 고 에너지 밀도의 폴리머 음극 재료와 유기 황화물 및 무기 황화물이 리튬 이온 배터리가됩니다. 새로운 세대의 음극 재료. 리튬 이온 전지의 양극 재료는 주로 탄소 재료, 리튬 금속 합금, 금속 산화물, 금속 질화물, 나노 실리콘 등을 포함한다. 그 중에서도 탄소 재료는 상용 응용의 주요 음극 재료이며, 리튬 금속 합금 및 나노 - 실리콘은 연구 개발을위한 핫스팟이되었습니다. . 리튬 이온 전지의 전해질 재료는 주로 용매를 무수 유기물에 전기 분해하는데 사용되며, 대부분 EC-DMC 및 PC-DMC와 같은 혼합 용매를 사용합니다. LiPF6는 가장 일반적으로 사용되는 전도성 염이다.
리튬 이온 배터리 음극 재료의 경우, 리튬 코발트 산화물 음극 재료는 미래에도 여전히 강력한 활력을 가지고 있습니다. 현재 상용 리튬 이온 배터리 시스템에서 리튬 코발트 산화물 배터리는 높은 충전 컷오프 전압 및 고전압 밀도에 의존합니다. 장점은 여전히 하이 엔드 3C 배터리 제품에 적합한 배터리 시스템입니다. 적층 된 LiNixCo1-x-yMnyO2 음극 재료는 높은 에너지 밀도를 가질뿐만 아니라 재료 안전성, 사이클 안정성, 고온 성능 및 제조 비용의 특성을 갖는다. 상대적으로 우수합니다. 세계에서 사용되는 양극 재료의 비율은 매년 증가하고 있습니다. 그것은 리튬 코발트 산화물 물질의 일부 응용을 점진적으로 대체했을뿐만 아니라 새로운 에너지 자동차 전력 배터리의 응용에서도 나타났다. 그것은 미래에 가장 유망한 음극 재료 중 하나입니다. 가까운 장래에, 리튬 이온 와이어 음극 물질의 주류 방향은 여전히 리튬 코발트 산화물 및 LiNixCo1-x-yMnyO2 물질에 의해 지배된다. 리튬 인산 철 및 스피넬 망간 계 재료는 제조 비용 및 자원 우위가 낮을뿐만 아니라 안전성과주기 안정성이 우수합니다. 이들은 전원 배터리 용으로 바람직한 음극 재료이며, 특히 LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12입니다. 시스템 전원 배터리는 미래에 새로운 에너지 차량 배터리의 주류 방향 중 하나 인 신속한 충전 및 방전을 달성 할 수 있습니다. 고 에너지 밀도의 NCA 양극 재료는 고급 3C 제품 배터리 및 신 에너지 자동차 배터리로 자리 매김하고 있지만 고비용, 까다로운 배터리 제조 환경 및 기타 요인으로 인해 다양한 응용 분야가 제한됩니다. 인산 리튬 철, 망간 산 칼륨 및 NCA 양극 재료는 항상 현재 음극 재료 구조에서 특정 위치를 차지하고 있습니다. 층이 풍부한 리튬이 풍부한 망간 계 재료는 에너지 밀도가 가장 높은 차세대 산업화 된 음극 재료이며, 시장은 광범위한 응용 가능성을 가지고 있습니다. 그러나 구조적 문제로 인해 비가역 용량이 높고 속도 성능이 떨어지는 문제는 여전히 연구자가 수행해야합니다. 심층 연구.
1990 년대 리튬 이온 배터리의 상용화 이후 탄소 소재는 리튬 이온 배터리에 널리 사용되고 있으며 리튬 이온 배터리의 핵심 기반 물질로 계속 사용될 것입니다. 새로운 탄소 양극에서 미래의 개발은 미래의 전력 및 고 에너지 배터리의 요구를 충족시키기 위해 고전력 흑연 양극 및 비 흑연 고용량 탄소 양극에 초점을 맞출 것이다. 탄소 도전 제는 배터리 성능에 중요한 영향을 미칩니다. 새로운 전도성 에이전트의 연구는 탄소 나노 튜브와 그라 핀과 같은 새로운 탄소 재료를 합성함으로써 얻어지는 복합 카본 블랙 및 복합 전도성 에이전트의 개발에 중점을 둘 것입니다. 탄소 나노 튜브 복합 전도 제는 특수하고 2 차원적인 유연 구조로 인하여 최근에는 리튬 이온 전지 분야에서 널리 사용되고있다. 탄소 나노 튜브 및 그래 핀 복합 전극 재료는 적절한 전기 화학적 성능으로 개선되고 사용이 최적화 된 후 대용량 리튬 이온 전지 및 리튬 이온 전지에 널리 사용될 것으로 기대된다.
리튬 이온 전지 시장 현황 및 발전 추세
리튬 이온 배터리 시장은 항상 가전 시장, 전기 자동차 시장, 산업 및 에너지 저장 애플리케이션 시장의 세 가지 주요 시장으로 나눌 수 있습니다. 전자는 일반적으로 3C 소형 리튬 이온 배터리 시장으로, 후자는 전력 리튬 이온 배터리 시장으로 불린다.
리튬 이온 배터리 산업의 발전은 20 년 이상 3C 산업에 집중되어 왔으며 순수 전기 자동차 및 하이브리드를 포함하는 더 큰 에너지 저장 및 전력 배터리 (순간적으로 큰 전류가 요구됨) 전기 자동차. 차량, 중대형 UPS, 태양 에너지, 대형 에너지 축전지, 전기 손 공구, 전기 오토바이, 전기 자전거, 우주 항공 장비 및 항공기 배터리. 주된 이유 중 하나는 과거 리튬 전지에 사용 된 리튬 코발트 산화물 음극 물질 (가장 일반적으로 사용되는 리튬 이온 전지 인 LiCoO2)이 비용이 많이 들고 펑크, 충돌, 고온 및 고온과 같은 특별한 환경에 적용하기가 어렵다는 것입니다. 낮은 온도. 더 중요한 것은 안전에 대한 사람들의 절대적인 요구 사항을 충족시키지 못했다는 비난을 받았다는 것입니다. 동료, 리튬 코발트 산화물 건전지는 빠른 위탁의 목적을 달성 할 수없고 완전히 2 차 오염을 피하고, 과충전 또는 과다 방전을 방지하기 위하여 보호 회로를 디자인해야한다, 그렇지 않으면 소니 건전지의 폭발이 초래하더라도 폭발과 다른 위험을 초래할 것이다 글로벌 브랜드 NB 산업은 재활용에 막대한 투자를 해왔습니다.
현재 글로벌 및 중국 리튬 이온 배터리 판매는 시장 점유율이 감소하고 있지만 소비자 전자 제품 시장에 집중되어 있습니다. 2012 년 전세계에서 판매 된 38.176 백만 kWh 리튬 이온 배터리 중 72.28 %가 가전 시장에 출시되었습니다. 중국 시장에서이 비율은 65.40 % (리튬 이온 전지의 총 판매량은 6,620 만 kWh)입니다. 2012 년 세계에서 휴대 전화 용 리튬 이온 전지의 총량은 108,600,100kWh로 2011 년의 1,094,020kWh보다 낮습니다. 그러나 중국 시장에서는 휴대 전화 용 리튬 이온 전지 6.30 % 증가했다. 중국에서는 스마트 폰이 기존 피처 폰을 빠르게 대체하고 있습니다. 현재 대부분의 스마트 폰에는 하루 미만의 배터리 튜브가 장착되어있어 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 두 배로 증가하더라도 수요를 충족시키기는 어렵습니다. 따라서 가끔씩 가전 제품이 충전되는 모바일 전력 시장은 급속도로 성장할 것입니다. 2012 년에는 세계 시장 수요가 120 만 kWh에 달하는 모바일 전원 리튬 이온 배터리가 중국 시장에서 주도적 인 시장 인 5220 만 kWh를 소비하는 중국 시장의 80 % 이상을 차지합니다. 중국의 태블릿 PC 시장 또한 빠르게 꾸준히 발전하고 있습니다. 연간 성장률은 세계 평균보다 높습니다. 태블릿 PC 판매가 급속히 증가하면서 리튬 이온 배터리 판매량이 직접적으로 증가했습니다. 2012 년 중국의 태블릿 PC 용 리튬 이온 배터리 판매량은 284,900 대에 달했습니다. kWh, 91.97 %의 증가.
산업 및 에너지 저장 시장에서 사용되는 리튬 이온 배터리는 주로 3 가지 카테고리로 구분됩니다 : 전동 공구, 모바일 기지국 전원 공급 장치 및 풍력 발전. 2012 년 세계에서 리튬 이온 배터리에 대한 총 수요는 산업 및 에너지 저장 장치 시장에서 4,736 백만 kWh를 소비하여 12.25 %를 차지했습니다. 중국 시장은 총 731,500kWh의 리튬 이온 배터리를 소비했으며, 그 비율은 15.65 %로 전세계보다 높습니다.