21 वीं सदी में नई ऊर्जा प्रौद्योगिकी को उच्च तकनीक के रूप में मान्यता प्राप्त है। नए ऊर्जा क्षेत्र के एक महत्वपूर्ण हिस्से के रूप में, बैटरी उद्योग वैश्विक आर्थिक विकास में एक नया गर्म स्थान बन गया है। वर्तमान में, लिथियम-आयन बैटरी को एक महत्वपूर्ण ऊर्जा स्रोत के रूप में व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। चाहे इलेक्ट्रॉनिक संचार या परिवहन के क्षेत्र में, वह एक बहुत ही महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और इसमें व्यापक आवेदन संभावनाएं हैं।
लिथियम आयन बैटरी एक तरह की सेकेंडरी बैटरी है। यह लिथियम बैटरी के आधार पर विकसित एक नई प्रकार की बैटरी है। यह मुख्य रूप से काम करने के लिए सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड के बीच चलती लिथियम आयनों पर निर्भर करता है। 1970 के दशक से, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड के रूप में लिथियम धातु का उपयोग करने वाले विभिन्न उच्च विशिष्ट ऊर्जा लिथियम प्राथमिक बैटरी पेश किए गए हैं और व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं।
लिथियम-आयन बैटरी में उच्च ऑपरेटिंग वोल्टेज, उच्च विशिष्ट ऊर्जा, बड़ी क्षमता, छोटे आत्म-निर्वहन, अच्छा चक्र, लंबे समय से सेवा जीवन, हल्के वजन और छोटे आकार होते हैं। यह आधुनिक उच्च-प्रदर्शन बैटरियों का प्रतिनिधि है और एक पोर्टेबल इलेक्ट्रॉनिक उपकरण है जैसे मोबाइल फोन और नोटबुक कंप्यूटर। आदर्श बिजली स्रोत भविष्य में इलेक्ट्रिक वाहनों और ताररहित बिजली उपकरणों के लिए मुख्य बिजली स्रोतों में से एक बनने की उम्मीद है।
चीन में लिथियम आयन बैटरी उद्योग का विकास इतिहास लंबा नहीं है, लेकिन यह बहुत तेजी से विकसित हो रहा है। 2012 में, चीन में आयन बैटरी का कुल उत्पादन 4.18 बिलियन तक पहुंच गया। अंतरराष्ट्रीय लिथियम आयन बैटरी बाजार में, चीन, जापान और दक्षिण कोरिया ने तीन-पैर वाली स्थिति बनाई है। चीन की लिथियम आयन बैटरी उद्योग का तकनीकी विकास विदेशी परिपक्व प्रौद्योगिकी की नकल करने के साथ शुरू हुआ। इस प्रक्रिया में, प्रक्रिया नवाचार चीन के लिथियम आयन बैटरी उद्योग के शुरुआती विकास की मुख्य उपलब्धि है। हाल के वर्षों में, प्रौद्योगिकी नवाचार में बढ़ते निवेश के साथ, चीन लिथियम आयन बैटरी उद्योग ने तकनीकी नवाचार के मामले में तेजी से विकास किया है, और एक बुनियादी औद्योगिक कोर प्रतिस्पर्धा का गठन किया है, और कुछ क्षेत्रों में कुछ तकनीकी लाभ अर्जित किए हैं।
लिथियम आयन बैटरी सामग्री की अनुसंधान स्थिति और विकास की प्रवृत्ति
लिथियम आयन बैटरी की मुख्य संरचना एक सकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक नकारात्मक इलेक्ट्रोड, एक इलेक्ट्रोलाइट है जो लिथियम आयन का संचालन करने में सक्षम है, और एक विभाजक सकारात्मक और नकारात्मक इलेक्ट्रोड को अलग करता है। लिथियम-आयन बैटरी का विद्युत रासायनिक प्रदर्शन मुख्य रूप से उपयोग की जाने वाली इलेक्ट्रोड सामग्री और ढांकता हुआ सामग्री की संरचना और गुणों पर निर्भर करता है। विशेष रूप से, इलेक्ट्रोड सामग्री की पसंद और गुणवत्ता सीधे लिथियम आयन बैटरी की विशेषताओं और कीमत का निर्धारण करती है।
वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी के कैथोड पदार्थों पर अनुसंधान मुख्य रूप से लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड और लिथियम निकल पर केंद्रित है। इसी समय, कुछ नए कैथोड सामग्रियों (जैसे ली-एमएन-ओ सामग्री और प्रवाहकीय पॉलिमर) का उदय भी लिथियम आयन बैटरी के लिए कैथोड सामग्री है। विकास ने नई जीवन शक्ति को इंजेक्ट किया है, और उच्च वोल्टेज, उच्च विशिष्ट क्षमता और अच्छे चक्र प्रदर्शन के साथ लिथियम आयन माध्यमिक बैटरी कैथोड सामग्री विकसित करने के लिए एक नई प्रणाली खोजने के लिए इस क्षेत्र में एक महत्वपूर्ण शोध सामग्री है। वर्तमान में, लिथियम आयन बैटरी के सकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री अभी भी धातु के आक्साइड जैसे LiCoO2, LiNiO2, LiMn2O4 और उनके मिश्रित सामग्री में संक्रमण कर रहे हैं। 2005 से 2010 तक, उच्च ऊर्जा घनत्व बहुलक कैथोड सामग्री और कार्बनिक सल्फाइड और अकार्बनिक सल्फाइड लिथियम आयन बैटरी बन जाते हैं। कैथोड सामग्री की एक नई पीढ़ी। लिथियम आयन बैटरी की एनोड सामग्री में मुख्य रूप से कार्बन सामग्री, लिथियम धातु मिश्र धातु, धातु ऑक्साइड, धातु नाइट्राइड, नैनो-सिलिकोन आदि शामिल हैं। उनमें से, कार्बन सामग्री वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए मुख्य नकारात्मक इलेक्ट्रोड सामग्री, और लिथियम धातु मिश्र धातु और नैनो हैं। -सिलिकोंस शोध और विकास के लिए गर्म स्थान बन गए हैं। । लिथियम आयन बैटरी की इलेक्ट्रोलाइट सामग्री का उपयोग मुख्य रूप से निर्जल कार्बनिक पदार्थ में अपने विलायक को इलेक्ट्रोलाइज करने के लिए किया जाता है, और उनमें से अधिकांश मिश्रित सॉल्वैंट्स जैसे ईसी-डीएमसी और पीसी-डीएमसी का उपयोग करते हैं। LiPF6 सबसे अधिक इस्तेमाल किया जाने वाला प्रवाहकीय नमक है।
लिथियम आयन बैटरी कैथोड सामग्री के लिए, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड कैथोड सामग्री अभी भी भविष्य में मजबूत जीवन शक्ति है। वर्तमान वाणिज्यिक लिथियम-आयन बैटरी सिस्टम में, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरी अपने उच्च चार्ज कट-ऑफ वोल्टेज और उच्च-वोल्टेज ठोस घनत्व पर भरोसा करते हैं। लाभ अभी भी उच्च अंत 3C बैटरी उत्पादों के लिए पसंदीदा बैटरी सिस्टम है; जबकि स्तरित LiNixCo1-x-yMnyO2 कैथोड सामग्री में न केवल उच्च ऊर्जा घनत्व होता है, बल्कि इसमें सामग्री सुरक्षा, चक्र स्थिरता, उच्च तापमान प्रदर्शन और तैयारी लागत के गुण भी होते हैं। यह अपेक्षाकृत उत्कृष्ट है। दुनिया में इस्तेमाल की जाने वाली कैथोड सामग्रियों का अनुपात साल दर साल बढ़ता गया है। इसने न केवल लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड सामग्री के कुछ अनुप्रयोगों को धीरे-धीरे बदल दिया है, बल्कि नई ऊर्जा वाहन शक्ति बैटरी के अनुप्रयोग में भी उभरा है। यह भविष्य में सबसे अधिक आशाजनक कैथोड सामग्री में से एक है। निकट भविष्य में, लिथियम आयन तार कैथोड सामग्री की मुख्यधारा की दिशा अभी भी लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड और LiNixCo1 – x-yMnyO2 सामग्री द्वारा हावी है। लिथियम आयरन फॉस्फेट और स्पिनल मैंगनीज-आधारित सामग्री में न केवल कम लागत और संसाधन लाभ हैं, बल्कि उत्कृष्ट सुरक्षा और चक्र स्थिरता भी है। वे पावर बैटरी के लिए पसंदीदा कैथोड सामग्री हैं, खासकर LiNi0.5Mn1.5O4 / Li4Ti5O12। सिस्टम पावर बैटरी तेजी से चार्ज और डिस्चार्ज प्राप्त कर सकती है, जो भविष्य में नई ऊर्जा वाहन पावर बैटरी की मुख्य धारा दिशाओं में से एक है। उच्च-ऊर्जा घनत्व एनसीए कैथोड सामग्री में उच्च अंत 3 सी उत्पाद बैटरी और नई ऊर्जा वाहन पावर बैटरी में एक स्थान है, लेकिन उच्च लागत, कठोर बैटरी निर्माण पर्यावरण और अन्य कारक इसके विस्तृत अनुप्रयोगों को सीमित करते हैं। लिथियम आयरन फॉस्फेट, पोटेशियम मैंगनीज, और एनसीए कैथोड सामग्री ने हमेशा वर्तमान कैथोड सामग्री संरचना में एक निश्चित स्थान पर कब्जा कर लिया है। स्तरित लिथियम युक्त मैंगनीज-आधारित सामग्री अगली पीढ़ी के औद्योगिक रूप से निर्मित कैथोड सामग्री है जिसमें उच्चतम ऊर्जा घनत्व है, और बाजार में व्यापक आवेदन संभावनाएं हैं। हालांकि, उच्च अपरिवर्तनीय क्षमता और अपनी स्वयं की संरचनात्मक समस्याओं के कारण खराब दर प्रदर्शन की समस्याओं को अभी भी शोधकर्ताओं द्वारा किए जाने की आवश्यकता है। गहन अध्ययन।
1990 के दशक में लिथियम-आयन बैटरी के व्यावसायीकरण के बाद से, लिथियम-आयन बैटरी में कार्बन सामग्री का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है और लिथियम-आयन बैटरी के लिए प्रमुख आधार सामग्री बनी रहेगी। नए कार्बन एनोड में, भविष्य का विकास भविष्य की बिजली और उच्च-ऊर्जा बैटरी की जरूरतों को पूरा करने के लिए उच्च-शक्ति ग्रेफाइट एनोड और गैर-ग्रेफाइट उच्च क्षमता वाले कार्बन एनोड पर ध्यान केंद्रित करेगा। कार्बन प्रवाहकीय एजेंटों का बैटरी प्रदर्शन पर एक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। नए प्रवाहकीय एजेंटों का अनुसंधान कार्बन-नैनोट्यूब और ग्रेफीन जैसे नए कार्बन पदार्थों को संयोजित करके प्राप्त कार्बन ब्लैक और समग्र प्रवाहकीय एजेंटों के लिए उच्च आयनिक के विकास पर ध्यान केंद्रित करेगा। विशेष और दो-आयामी लचीली संरचना के कारण, हाल के वर्षों में लिथियम आयन बैटरी के क्षेत्र में कार्बन नैनोट्यूब समग्र प्रवाहकीय एजेंटों का व्यापक रूप से उपयोग किया गया है। कार्बन नैनोट्यूब और ग्राफीन कम्पोजिट इलेक्ट्रोड सामग्री को उच्च-क्षमता लिथियम आयन बैटरी और लिथियम-आयन पावर बैटरी में व्यापक रूप से उपयोग करने की उम्मीद की जाती है ताकि उपयुक्त विद्युत रासायनिक प्रदर्शन में सुधार और उपयोग में अनुकूलित किया जा सके।
लिथियम आयन बैटरी बाजार की स्थिति और विकास की प्रवृत्ति
लिथियम-आयन बैटरी बाजार को हमेशा तीन प्रमुख बाजारों में विभाजित किया जा सकता है: उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार, इलेक्ट्रिक वाहन बाजार, औद्योगिक और ऊर्जा भंडारण अनुप्रयोग बाजार। पूर्व को आमतौर पर 3C छोटे लिथियम-आयन बैटरी बाजार के रूप में संदर्भित किया जाता है, और बाद के दो पावर लिथियम-आयन बैटरी बाजार हैं।
लिथियम आयन बैटरी उद्योग के विकास को 3C उद्योग में 20 से अधिक वर्षों से केंद्रित किया गया है, और यह बड़ी ऊर्जा भंडारण और पावर बैटरी (तत्काल बड़े धाराओं की आवश्यकता) के लिए बाजार में कम उपयोग किया जाता है, जो शुद्ध इलेक्ट्रिक वाहनों और हाइब्रिड को कवर करता है। बिजली के वाहन। वाहन, मध्यम और बड़े यूपीएस, सौर ऊर्जा, बड़ी ऊर्जा भंडारण बैटरी, इलेक्ट्रिक हाथ उपकरण, इलेक्ट्रिक मोटरसाइकिल, इलेक्ट्रिक साइकिल, एयरोस्पेस उपकरण और विमान बैटरी। मुख्य कारणों में से एक यह है कि अतीत में लिथियम बैटरी में प्रयुक्त लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड कैथोड सामग्री (LiCoO2, जो कि सबसे आम लिथियम आयन बैटरी है) पंचर, टकराव, उच्च तापमान और विशेष वातावरण में लागू करना महंगा और मुश्किल है। कम तापमान। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि सुरक्षा के लिए लोगों की पूर्ण आवश्यकताओं को पूरा करने में विफल रहने के लिए इसकी आलोचना की गई है। सहकर्मी, लिथियम कोबाल्ट ऑक्साइड बैटरी तेजी से चार्ज करने के उद्देश्य को प्राप्त नहीं कर सकते हैं और पूरी तरह से माध्यमिक प्रदूषण से बचने के लिए, और ओवरचार्जिंग या अति-निर्वहन को रोकने के लिए सुरक्षा सर्किट डिजाइन करना चाहिए, अन्यथा यह विस्फोट और अन्य खतरों का कारण होगा, भले ही सोनी बैटरी का विस्फोट हो। वैश्विक ब्रांड एनबी उद्योग ने रीसाइक्लिंग में भारी निवेश किया है।
वर्तमान में, वैश्विक और चीनी लिथियम-आयन बैटरी की बिक्री मुख्य रूप से उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार में केंद्रित है, हालांकि इसकी बाजार हिस्सेदारी घट रही है। 2012 में, दुनिया भर में बिकने वाली 38.176 मिलियन kWh लिथियम-आयन बैटरी का 72.28% उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स बाजार में था। चीनी बाजार में, अनुपात 65.40% था (लिथियम-आयन बैटरी की कुल बिक्री 66.20 मिलियन kWh थी)। 2012 में, दुनिया में मोबाइल फोन के लिए लिथियम आयन बैटरी की कुल मात्रा 108,600,100 kWh थी, जो 2011 में 1,094.20 मिलियन kWh से कम थी। हालांकि, चीनी बाजार में, मोबाइल फोन पर लिथियम आयन बैटरी की कुल संख्या 6.30% की वृद्धि हुई। चीन में, स्मार्टफोन तेजी से पारंपरिक फीचर फोन की जगह ले रहे हैं। वर्तमान में, अधिकांश स्मार्टफोन एक दिन से भी कम समय के लिए बैटरी ट्यूब से लैस होते हैं, जिसका अर्थ है कि भले ही लिथियम आयन बैटरी का ऊर्जा घनत्व दोगुना हो, मांग को पूरा करना मुश्किल है। इसलिए, आने वाले कुछ समय के लिए, मोबाइल बिजली बाजार, जहां उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स किसी भी समय चार्ज कर रहा है, तेजी से बढ़ेगा। 2012 में, 1.23 मिलियन kWh मोबाइल पावर लिथियम-आयन बैटरी की वैश्विक मांग, जिसका 80% से अधिक चीन में बना है, जिसमें से चीनी बाजार में 52.20 मिलियन kWh खपत हुई है, जो इस बाजार में अग्रणी बल है। चीन का टैबलेट पीसी बाजार भी तेजी से और तेजी से विकसित हो रहा है। वार्षिक विकास दर वैश्विक औसत से अधिक है। टैबलेट पीसी की बिक्री में तेजी से वृद्धि ने लिथियम-आयन बैटरी की बिक्री को सीधे बढ़ावा दिया है। 2012 में, चीन में टैबलेट पीसी के लिए लिथियम आयन बैटरी की बिक्री की मात्रा 284,900 तक पहुंच गई। kWh, 91.97% की वृद्धि।
औद्योगिक और ऊर्जा भंडारण बाजार में उपयोग की जाने वाली लिथियम-आयन बैटरी को मुख्य रूप से तीन श्रेणियों में विभाजित किया गया है: बिजली उपकरण, मोबाइल बेस स्टेशन बिजली की आपूर्ति, और पवन ऊर्जा उत्पादन। 2012 में, दुनिया में लिथियम-आयन बैटरी की कुल मांग, औद्योगिक और ऊर्जा भंडारण बाजार में 4.736 मिलियन kWh खपत, 12.25% के लिए लेखांकन; चीन के बाजार में लिथियम आयन बैटरी की कुल 731,500 kWh खपत हुई, यह अनुपात 15.65% है, जो वैश्विक स्तर से अधिक है।