Kun la kontinua alĝustigo de la tutmonda energia strukturo kaj la rapida disvolviĝo de renovigebla energio,stokado de energioteknologio iom post iom fariĝas grava subteno por energitransformo kaj kondukas estontan ekonomian disvolviĝon.
Enkonduko al Energy Storage Battery Technology
▲Energia konvertiĝo, stokado kaj utiligo
▲Klasifiko kaj Apliko de Energiaj Stokaj Teknologioj
▲Superrigardo de Energiaj Stokaj Baterioj
▲Funkcia principo kaj konsisto de energiŝtopiloj
▲Efikecindikiloj kaj rilata terminologio de energistokaj baterioj
Energio estas la fundamenta forto movanta la mondon kaj kerna rimedo de kiu la homa socio dependas por evoluo. De la komenca uzo de fajro ĝis la hodiaŭa elektro, la disvolviĝo kaj utiligo de energio antaŭenpuŝis la progreson de la civilizacio kaj formis nian nunan socian strukturon.
Kun la kontinua kresko de tutmonda energibezono kaj la rapida disvolviĝo de renovigebla energio, la teknologio de bateriaj stokado de energio aperis kaj fariĝis decida kolono de la energia sektoro. Energiaj stokaj baterioj povas efike stoki intermitajn energifontojn kiel vento kaj suna energio kaj liberigi ilin dum pintaj postulperiodoj, certigante la stabilecon de elektroprovizo. Ĉi tiu teknologio ne nur reduktas dependecon de tradiciaj fosiliaj brulaĵoj sed ankaŭ provizas gravajn garantiojn por atingi malalt-karbonajn kaj daŭrigeblajn energisistemojn.
La evoluado de energio-stokado-baterioteknologio, de tradiciaj plumbo-acidaj baterioj ĝis modernaj litio-jonaj baterioj, kaj poste al emerĝantaj solid-ŝtataj baterioj kaj natriaj-jonaj baterioj, konstante trapasas teknologiajn proplempunktojn. Plibonigante energian densecon, plilongigante vivdaŭron kaj plibonigante sekurecon, energistokaj baterioj montris larĝajn aplikajn perspektivojn en areoj kiel hejma energistokado, transportado kaj kradreguligo. Oni povas diri, ke energio-stokado-baterioteknologio estas ne nur ŝlosilo al la nuna energistruktura transformo sed ankaŭ la kerno de estontaj inteligentaj retoj kaj distribuitaj energisistemoj.
Litio-bateria energio stokado teknologio
▲Strukturo kaj funkcia principo de litio-jonaj kuirilaroj
▲Litio-jonaj bateriaj katodaj materialoj
▲Litio-jonaj bateriaj anodaj materialoj
▲Litio-jona baterio elektrolito
▲Dezajno kaj fabrikado de litio-jonaj kuirilaroj
En 1970, MS Whittingham de ExxonMobil kreis la unuan litijon-baterion. Li uzis titandisulfidon kaj metalan lition kiel la pozitivajn kaj negativajn elektrodojn, respektive. Dum ŝarĝo kaj malŝarĝo, metala litio estas senĉese konsumita kaj generita ĉe la negativa elektrodo, dum titana disulfido senĉese enmetas kaj eltiras litiajn jonojn ĉe la pozitiva elektrodo. Tiuj du procezoj estas reigeblaj dum la vivdaŭro de la baterio, tiel formante sekundaran litijon-jonan baterion kun tensio de 2V. En 1982, RR Agarwal kaj JR Selman de la Illinois Institute of Technology (Illinois Instituto de Teknologio) malkovris ke litiojonoj havas la econ interkatali en grafiton, procezo kiu estas rapida kaj reigebla, ... Ekde ĝia litiojonprocezo{16} estas enkaptita- esplorado, evoluo kaj evoluo. Kun sia supera kaj oportuna agado, ili ĉiam pli penetras diversajn kampojn, de 3C-produktoj kiel poŝtelefonoj kaj tablojdoj ĝis energisektoroj kiel elektraj veturiloj kaj grandskalaj energistokaj kampoj kiel fotovoltaiko kaj ventoenergio, signife influante la socian vivon.
Kio estas kuirilaro?
▲ Historio pri Disvolviĝo de Baterio
▲Enkonduko al Litio-jonaj Baterioj
▲Ecoj de litio-jonaj kuirilaroj
▲ Ŝlosilaj materialoj en litio-jonaj kuirilaroj
Baterio estas speco de energifonto. Elektrofontoj estas ĝenerale dividitaj en fizikajn energifontojn kaj kemiajn energifontojn. Fizikaj energifontoj inkluzivas sunenergigajn aparatojn, termoelektrajn elektroproduktajn aparatojn, termikaj kaj hidrelektrajn generatorojn ktp.; dum kemiaj energifontoj rilatas al elektroproduktadaparatoj kiuj povas rekte konverti kemian energion en elektran energion, tio estas, kemiaj baterioj en la ĝenerala signifo, aŭ simple baterioj.
Bateriosistemoj evoluis tra kvar generacioj: plumbo-acidaj baterioj, nikelo-kadmiobaterio, nikelo-metalhidridaj baterioj kaj litio-jonaj baterioj. Bateria rendimento kontinue pliboniĝis, kaj homa kompreno pri bateriaj sistemoj profundiĝis. Nuntempe, litio-jonaj baterioj estas la plej efika kaj energia-efika reŝargebla bateriosistemo, reprezentante la plej altan nivelon de esploro kaj teknologio pri homaj baterioj.
Esplorado kaj Evoluhistorio de Litio Fera Fosfata Materialoj
▲ Evoluhistorio de materialoj de litio ferfosfato
▲ Patenta situacio de litia fera fosfato
▲ Strukturaj kaj agado-studoj de litiaj ferfosfataj materialoj
Litia ferfosfato (LiFeP, LFP, ankaŭ konata kiel litia ferfosfato aŭ litia ferfosfato) estas katoda materialo uzata en litio-jonaj kuirilaroj. Ĝi estas karakterizita per la foresto de altvaloraj elementoj kiel ekzemple kobalto kaj nikelo, malaltaj krudaj prezoj, kaj la abundo de fosforo, litio, kaj ferresursoj en la terkrusto, kiuj povas renkonti merkatpostulon super unu miliono da tunoj jare. Kiel katoda materialo, litia fera fosfato havas moderan funkcian tension (3.2V), altan specifan kapaciton (170mA·h/g), altan malŝarĝan potencon, rapidan ŝargan kapablon, longan ciklan vivon kaj bonan stabilecon sub alta temperaturo kaj alta varmega medio.
Produktado ekipaĵo uzata en la fabrikado de litio ferfosfato materialoj
▲ Produkta Ekipaĵo Postuloj:; Miksanta Ekipaĵo; Sekiga Ekipaĵo; Sinteriza Ekipaĵo,; Disbatanta Ekipaĵo; Screening Ekipaĵo; Nitrogena Generatoro;Pakada Ekipaĵo.
Kiam litia ferfosfato (LFP) katodmaterialoj estas uzataj en litio-jona bateriofabrikado, la postuloj por ilia pureco, fazo kaj malpuraĵoj estas ekstreme rigoraj. Ekzemple, kiam la oksidiĝa grado de divalenta fero en LFP atingas 1%, la specifa kapablo povas malpliiĝi je pli ol 30%. Tio estas ĉar la lastatempe generita trivalenta fero kovras la surfacon de la LFP, formante reaktivan tavolon kiu malhelpas pliajn internajn reagojn. Se LFP jam estis oksigenita, postaj reduktmetodoj ne povas doni LFP ĉar la litiojonoj en la krudaĵo jam estis perditaj.
Preparado de litiaj ferfosfataj materialoj per feroksala metodo
▲ Sinteza principo
▲ Ĉefaj sintezaj krudmaterialoj
▲ Sinteza procezo
▲ Agado de sintezaj materialoj
La procezo de sintezado de litia ferfosfato uzanta feran oksalaton kiel krudmaterialon estas nomita la feroksala metodo (aŭ simple fera metodo). Nuntempe, la feroksalato-metodo estas la plej uzata procezo kaj metodo en Ĉinio, kun pli ol duono de enlandaj produktantoj uzante ĝin. Ĝiaj ĉefaj avantaĝoj estas malaltaj krudaj kostoj, simpla procezo kaj facila kontrolo de ingrediencaj proporcioj.
Preparado de litiaj ferfosfataj materialoj per karboterma redukto
▲ Sinteza principo
▲ Ĉefaj sintezaj krudmaterialoj
▲ Sinteza procezo
▲ Agado de sintezaj materialoj
Inter produktantoj produktantaj materialojn de litio ferfosfato (LiFePO4), la karboterma redukta metodo estas nuntempe la dua plej vaste uzata teknologio post la feroksala metodo. Ĝia ĉefa krudaĵo estas fera fero (Fe2PO4), inkluzive de fera fosfato (Fe2PO4) kaj feroksido (Fe2O3). Dum la reago, karbono (C) kaj karbonmonooksido (C2O3) reduktas feran feron (Fe2PO4) al ferfero (Fe2+), kiu tiam eniras la kristalan kradon, formante la kristalstrukturon de litia ferfosfato (LiFePO4).
La avantaĝo de la karboterma redukta metodo estas, ke la oksigenado de la krudaj materialoj ne bezonas esti konsiderata dum prilaborado; diversaj miksaj metodoj povas esti uzataj por prilabori la krudaĵojn por atingi la deziratan dispersan staton. Nur en la alta temperatura stadio karbono reduktas feran feron al ferfero, formante litian ferfosfaton, tial la nomo karboterma redukta metodo. La karboterma reduktometodo atingas unupaŝan redukton, reduktas gasproduktadon, kaj estas utila por plibonigi rendimenton. Samtempe, la sinteza procezo estas simpla kaj facile regebla, kondukante al kreskanta nombro da kompanioj adoptantaj la karboterman reduktan metodon.
Hidrotermika preparado de litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Sinteza principo
▲ Ĉefaj sintezaj krudmaterialoj
▲ Sinteza procezo
▲ Agado de sintezaj materialoj
La hidrotermika metodo estas relative progresinta metodo por prepari litiajn ferfosfatajn katodmaterialojn. Ĝia ĉefa procezo utiligas superkritikan hidrotermikan sistemon, solvante feran sulfaton, litian hidroksidon kaj fosforan acidon en akvo, varmigante la solvon ĝis pli ol 100 gradoj en hermetika medio por formi altan -temperaturan, altan-preman akvan solvon. La reago daŭrigas per jondifuzo, generante litiajn ferfosfatajn kristalpartiklojn. La pura litia ferfosfata materialo tiam estas filtrita, sekigita kaj karbon-tegita por formi litian ferfosfaton/karbonkunmetaĵon.
Konvenciaj testaj kaj analizmetodoj por litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Analizo kaj testado de kemiaj komponaj metodoj por litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Metodoj de testado de fizikaj proprietoj por litio ferfosfataj materialoj
▲ Elektrokemiaj agado-testmetodoj por litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Taksado de Praktikaj Aplikoj de Litiaj Feraj Fosfataj Materialoj
Por materialoj de litio ferfosfato (LFP), testado estas kerna teknologio, eĉ pli grava ol sinteza proceza kontrolo. Sen precizaj kaj precizaj testaj datumoj, stabilaj procezkondiĉoj ne povas esti akiritaj, kaj tiel kvalifikitaj LFP-produktoj, kiuj plenumas uzpostulojn, ne povas esti produktitaj. Rigora testado de materialoj estas esenca dum la tuta produktadprocezo, de akiro kaj sintezo de krudmaterialoj ĝis preta produkta taksado. Tial, ĉiu unuo esploranta kaj produktanta LFP devas meti grandan emfazon sur la konstruado de sia testa sistemo. Uzado de altnivelaj testaj ekipaĵoj, rigoraj testaj metodoj kaj bone-trejnitaj testaj dungitoj estas fundamentaj kondiĉoj por firmao konservi sian pozicion en la industrio.
Analizo de aliaj karakterizaj propraĵoj de litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Elektrokemia agado-analizo de materialoj de litio ferfosfato
▲ Elektrona mikroskopa morfologia analizo de litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Surfaca energio de litio ferfosfataj materialoj
▲ Mezurado de fera solvebleco en litiaj ferfosfataj materialoj
▲ Spektroskopaj trajtoj de litiaj ferfosfataj materialoj
En la praktika apliko de litiaj feraj fosfataj materialoj, krom la rutinaj agado-testoj, ankaŭ necesas mezuri iujn specifajn proprietojn por provizi referencon por materiala agado-taksado kaj kuirilaraj procezoj. Kun la progreso de teknologio, iuj parametroj, kiuj antaŭe povus nur esti mezuritaj per plenaj ĉeloj, nun povas esti determinitaj per simplaj metodoj. Ekzemple, la cikla agado de litiaj ferfosfataj materialoj, precipe la karbona cikla agado, nun povas esti taksata per speciale desegnitaj monĉeloj, ege simpligante la mezuran procezon.
Bateria fabrikada teknologio uzante litiajn ferfosfatajn materialojn
▲ Specifoj pri dezajno de sistemoj de baterio de litio ferfosfato
▲ Teknologio de preparado de litio ferfosfata materialo
▲ Tegaĵo de litia ferfosfata suspensiaĵo
▲ Rulado de elektrodoj de litio ferfosfato
▲ Transformo kaj Divido
▲ Aliaj ekzemploj de kuirilaro-fabrikado
Por iu litia-jona baterio, la komenca dezajno estas la ĉefa tasko. La dezajnlaboro implikas determini la produktadprocezon de la litia-jona baterio. Ĉar baterio-efikeco estas plejparte determinita de la elektrodoj, elektrododezajno estas kerna aspekto de la kuirila produktada procezo. Ĉi tio validas ankaŭ por kuirilaroj de litio ferfosfato.
Ĉefaj aplikaj areoj de litio ferfosfataj kuirilaroj
▲ Aplikoj de litiaj ferfosfataj kuirilaroj en elektraj transportaj aparatoj
▲ Aplikoj de litiaj ferfosfataj kuirilaroj en energiprovizo
▲ Aplikoj de litiaj ferfosfataj kuirilaroj en elektraj iloj
▲ Aplikoj de kuirilaroj de litio ferfosfato
Litia ferfosfato (LFP) estas la katoda materialo por litio-jonaj baterioj, kaj ĝia plej granda avantaĝo estas sia alta sekureco. Ĝi ankaŭ posedas avantaĝojn, kiujn mankas litia manganoksido kaj nikelo-manganes-kobaltaj ternaraj materialoj, kiel longa ciklovivo, malalta materialkosto kaj abundaj krudmaterialoj. LFP-kuirilaroj havas stabilan tension, moderan funkcian tension, bonan kongruon kun elektrolitsistemoj, estas ne-toksaj, havas neniun memorefikon kaj ne poluas la medion. Ilia specifa energio povas atingi 100–130 Wh/kg, kio estas 0,3–5 fojojn tiu de plumba-acidaj kuirilaroj kaj 1,5 fojojn tiu de nikel-metalhidridaj baterioj. Pro ĝiaj multaj avantaĝoj, ĝi estas konsiderata ideala kuirilaro por elektraj veturiloj, stokado de vento kaj suna energio, kaj sekuraj rezervaj kuirilaroj por hejma uzo.
Perspektivo por Aliaj Katodaj Materialoj por Litio-jonaj Baterioj
▲Litia vanadiofosfata katoda materialo -
▲ Litia mangana fosfata katoda materialo
▲ Litia fera silikata katoda materialo
▲ Litia fera borata katoda materialo
▲Litio-riĉaj tavoligitaj katodaj materialoj
La apero de materialoj de litio ferfosfato (LFP) metis la materialan sciencan fundamenton por la ĝeneraligita apliko de grand-skalaj litio-jonaj baterioj.
Kiel konate, la sekureco de litio-jonaj kuirilaroj ĉiam estis kerna kaj kritika afero limiganta la disvolviĝon de la industrio. Eĉ en evoluintaj landoj kun stabilaj materialaj trajtoj kaj altnivela pretiga ekipaĵo, la sekureco de litio-jonaj kuirilaroj ne povas esti plene garantiita. Konsiderante la nunan relative malaltan nivelon de litio-jona bateriopretigo en mia lando, LFP bone-taŭgas al la naciaj kondiĉoj de mia lando, signife plibonigante la baterian sekurecon.