Għaliex iċ-Ċina tista 'tiddomina l-produzzjoni tal-batteriji tal-jone tal-litju

Il-Lithium-ion huwa l-batterija Ideali?

Għal ħafna snin, in-nikil-kadmju kien l-unika batterija adattata għal tagħmir portabbli minn komunikazzjonijiet mingħajr fili għal kompjuters mobbli.In-nikil-metall-idrur u l-jone tal-litju ħarġu Fil-bidu tad-disgħinijiet, il-ġlieda kontra l-imnieħer għall-imnieħer biex jiksbu l-aċċettazzjoni tal-klijent.Illum, il-jone tal-litju huwa l-kimika tal-batterija li qed tikber b'rata mgħaġġla u l-aktar promettenti.

Id-dinja qed issir dejjem aktar elettrifikata.Mhux biss il-pajjiżi li qed jiżviluppaw qed iżidu d-disponibbiltà tal-elettriku għall-popolazzjonijiet tagħhom, iżda l-elettrifikazzjoni tal-infrastruttura tat-trasport eżistenti qed tipproċedi b’pass mgħaġġel.Sal-2040, aktar minn nofs il-karozzi fit-toroq huma pproġettati li jaħdmu bl-elettriku.

Storja qasira tal-batteriji

Il-batteriji ilhom parti mill-ħajja tagħna ta’ kuljum.L-ewwel batterija vera fid-dinja ġiet ivvintata fl-1800 mill-fiżiċi Taljan Alessandro Volta.L-invenzjoni rrappreżentat avvanz notevoli, iżda minn dak iż-żmien kien hemm biss ftit innovazzjonijiet sinifikanti.

L-ewwel kienet il-batterija taċ-ċomb-aċidu, li ġiet ivvintata fl-1859. Din kienet l-ewwel batterija rikarikabbli u għadha l-aktar batterija komuni użata biex jibdew magni tal-kombustjoni interna llum.

Kien hemm xi disinji innovattivi tal-batteriji f'dawn l-aħħar żewġ sekli, iżda ma kienx qabel l-1980 li ġie ivvintat game-changer reali.Dak kien meta skoperti fl-Università ta 'Oxford u l-Università ta' Stanford wasslu għall-iżvilupp tal-batterija tal-jone tal-litju.Sony kkummerċjalizzat l-ewwel batterija tal-jone tal-litju fl-1991.

X'hemm hekk speċjali dwar il-litju?

Il-litju huwa metall speċjali f'ħafna modi.Huwa ħafif u artab — tant artab li jista 'jinqata' b'sikkina tal-kċina u tant baxx fid-densità li tgħolli f'wiċċ l-ilma.Huwa wkoll solidu f'firxa wiesgħa ta 'temperaturi, b'wieħed mill-iktar punti ta' tidwib baxx tal-metalli kollha u punt ta 'togħlija għoli.

Bħall-metall alkali sħabu, is-sodju, il-litju jirreaġixxi ma 'l-ilma f'forma li tidher.Il-combo ta 'Li u H2O jifforma idrossidu tal-litju u idroġenu, li tipikament jinfaqgħu fi fjamma ħamra.

Hemm ħafna aspetti Batterija tal-jone tal-litju sigurtà matul il-proċessi tad-disinn tagħha, inkluża struttura sigura tal-batterija, materja prima sigura, funzjonijiet protettivi u ċertifikazzjonijiet tas-sigurtà.Meta intervistat minn China Electronics News, is-Sur Su Jinran, deputat inġinier kap, qal li s-sigurtà tal-prodott bdiet fid-disinn tal-prodott, għalhekk l-għażla tal-materjali tal-elettrodi, separaturi u elettroliti t-tajbin huma l-ewwel prijorità għal disinn sikur tal-batterija.Għal materjali ta 'anodi tal-batterija, materjali ternarji, litju tal-manganiż u fosfat tal-ħadid tal-litju, li ntużaw ħafna fid-disinn tal-batterija u taw prestazzjoni sodisfaċenti, huma aktar siguri mill-kobaltat tal-litju tradizzjonali u l-litju tan-nikil.

Il-batteriji tal-jone tal-litju huma popolari minħabba li għandhom numru ta 'vantaġġi importanti fuq teknoloġiji kompetituri:

● Ġeneralment huma ħafna eħfef minn tipi oħra ta 'batteriji rikarikabbli tal-istess daqs.L-elettrodi ta 'batterija tal-jone tal-litju huma magħmula minn litju ħafif u karbonju.Il-litju huwa wkoll element reattiv ħafna, li jfisser li ħafna enerġija tista 'tinħażen fil-bonds atomiċi tagħha.Dan jissarraf f'densità ta 'enerġija għolja ħafna għal batteriji tal-jone tal-litju.Hawnhekk huwa mod kif tikseb perspettiva dwar id-densità tal-enerġija.Batterija tipika tal-jone tal-litju tista 'taħżen 150 watt-siegħa ta' elettriku f'kilogramma 1 ta 'batterija.Pakkett ta 'batteriji NiMH (nikil-idrur tal-metall) jista' jaħżen forsi 100 watt-siegħa għal kull kilogramma, għalkemm 60 sa 70 watt-siegħa jistgħu jkunu aktar tipiċi.Batterija taċ-ċomb-aċidu tista 'taħżen biss 25 watt-siegħa għal kull kilogramma.Bl-użu tat-teknoloġija taċ-ċomb-aċidu, tieħu 6 kilogrammi biex taħżen l-istess ammont ta 'enerġija li batterija tal-jone tal-litju ta' kilogramma tista 'timmaniġġja.Dik hija differenza kbira [sors: Everything2.com ].

● Huma jżommu l-inkarigu tagħhom.Pakkett ta 'batteriji tal-jone tal-litju jitlef biss madwar 5 fil-mija tal-ħlas tiegħu kull xahar, meta mqabbel ma' telf ta '20 fil-mija fix-xahar għal batteriji NiMH.

● M'għandhom l-ebda effett ta 'memorja, li jfisser li m'għandekx għalfejn taħlithom kompletament qabel ma terġa' tiċċarġja, bħal ma 'xi kimiċi oħra tal-batterija.

● Batteriji tal-jone tal-litju jistgħu jimmaniġġjaw mijiet ta 'ċikli ta' ċarġ/skariku.

● Dan ma jfissirx li l-batteriji tal-jone tal-litju huma bla difetti.Huma għandhom ukoll ftit żvantaġġi:

● Jibdew jiddegradaw hekk kif joħorġu mill-fabbrika.Se jdumu biss sentejn jew tliet snin mid-data tal-manifattura kemm jekk tużahom jew le.

● Huma estremament sensittivi għal temperaturi għoljin.Is-sħana tikkawża li l-pakketti tal-batteriji tal-jone tal-litju jiddegradaw ħafna aktar malajr milli kieku normalment.

● Jekk tarmi kompletament batterija tal-jone tal-litju, hija mħassra.

● Pakkett ta 'batteriji tal-jone tal-litju għandu jkollu kompjuter abbord biex jimmaniġġja l-batterija.Dan jagħmilhom saħansitra aktar għaljin milli diġà huma.

● Hemm ċans żgħir li, jekk pakkett ta 'batteriji tal-jone tal-litju jonqos, jinfaqa' fi fjamma.

Iffissar ta' standard ibbażat fuq l-innovazzjoni

Minħabba l-kumplessità fil-mekkaniżmu tas-sigurtà tal-batterija tal-jone tal-litju, speċjalment l-impatt fuq is-sigurtà wara li jerġgħu jintużaw il-batteriji, il-proċess ta 'fehim tas-sikurezza tal-batterija tal-jone tal-litju u l-iffissar tal-istandards tiegħu għandu jkun gradwali u progressiv.U l-iżvilupp u l-applikazzjoni ta 'tekniki ta' kontroll estern għandhom jiġu kkunsidrati wkoll.Su ssuġġeriet li bħala setting Batterija tal-jone tal-litju standards ta 'sikurezza huwa xogħol tekniku ħafna, kemm professjonisti li jistabbilixxu standard minn korpi ta' standardizzazzjoni tal-batteriji kif ukoll speċjalisti tekniċi mill-industrija tal-batteriji, utenti u żoni ta 'kontroll elettroniku għandhom jipparteċipaw fil-proċess, inklużi xogħlijiet ta' verifika sperimentali.

Inġinier anzjan miċ-Ċina Electronics Standardization Institute, is-Sur Sun Chuanhao, qal li l-batteriji tal-jone tal-litju bħalissa jistgħu jinqasmu f'tipi ta 'enerġija u tipi ta' enerġija.Peress li dawn iż-żewġ prodotti għandhom differenzi fil-materjali u l-istrutturi tad-disinn, il-metodi u r-rekwiżiti tal-ittestjar tagħhom huma differenti, anke taħt l-istess kundizzjonijiet ta 'sikurezza.L-hekk imsejħa batteriji portabbli jappartjenu għat-tip ta 'enerġija, inklużi batteriji tal-jone tal-litju użati fit-telefowns ċellulari, laptops, kameras diġitali u kameras tal-vidjo, filwaqt li l-batterija tat-tip ta' enerġija hija għal għodod elettriċi, roti elettriċi u vetturi elettriċi.

Skont l-organizzazzjoni tar-riċerka BloombergNEF, il-prezz medju peżat tal-volum tal-pakkett tal-batteriji tal-jone tal-litju (li jinkludi ċ-ċellula u l-pakkett) naqas 85% mill-2010-18, u laħaq medja ta '$176/kWh.BloombergNEF tkompli tipproġetta li l-prezzijiet se jaqgħu għal $94/kWh sal-2024 u $62/kWh sal-2030.

Din il-kurva tal-ispiża li qed tonqos għandha implikazzjonijiet importanti għal kwalunkwe kumpanija li tutilizza batteriji fis-servizz tagħha, jew għal dawk li għandhom bżonn jaħżnu l-enerġija (eż., produtturi tal-enerġija).Sal-lum, il-biċċa l-kbira tal-bejgħ tal-batteriji tal-jone tal-litju kien fis-settur tal-elettronika għall-konsumatur, iżda l-bejgħ futur se jkun dejjem aktar immexxi minn karozzi elettriċi.

Il-biċċa l-kbira tal-karozzi fit-toroq illum għadhom jużaw batterija taċ-ċomb-aċidu u magna tal-kombustjoni interna.Iżda l-bejgħ ta 'vetturi elettriċi — li ​​jaħdmu b'batteriji tal-jone tal-litju — żdied b'aktar minn għaxar darbiet f'dawn l-aħħar ħames snin.Barra minn hekk, aktar u aktar pajjiżi qed jistabbilixxu projbizzjonijiet futuri fuq il-karozzi bbażati fuq kombustjoni interna, bl-istennija li l-vetturi elettriċi eventwalment jiddominaw it-trasport personali.

Dan, ovvjament, ifisser domanda futura ferm akbar għall-batteriji.Tant hu hekk li l-manifattur tal-vetturi elettriċi Tesla, fi sħubija ma’ Panasonic, qed jinvesti biljuni ta’ dollari biex jibni fabbriki ġodda ta’ batteriji tal-jone tal-litju.Madankollu, il-produtturi tal-batteriji tal-jone tal-litju tal-Istati Uniti qed jaqgħu lura fis-sehem tas-suq.

Suq ta 'tkabbir relatat għal batteriji tal-jone tal-litju jinsab f'applikazzjonijiet industrijali tqal bħal lift trucks, sweepers u scrubbers, applikazzjonijiet ta' appoġġ fuq l-art tal-ajruport, u vetturi awtomatiċi gwidati (AGVs).Dawn l-applikazzjonijiet niċċa storikament ġew moqdija minn batteriji taċ-ċomb-aċidu u magni tal-kombustjoni interna, iżda l-ekonomija nbidlet malajr favur batteriji tal-jone tal-litju.

Iċ-Ċina fis-Sede tas-sewwieq

Skont analiżi minn BloombergNEF, kmieni fl-2019 kien hemm 316-il gigawatt-siegħa (GWh) ta 'kapaċità globali tal-manifattura taċ-ċelluli tal-litju.Iċ-Ċina hija dar għal 73% ta 'din il-kapaċità, segwita mill-Istati Uniti, ferm lura fit-tieni post bi 12% tal-kapaċità globali.

Il-kapaċità globali hija mbassra li tikber b'mod robust sal-2025 meta BloombergNEF tbassar 1,211 GWh ta 'kapaċità globali.Il-kapaċità fl-Istati Uniti hija mbassra li tikber, iżda aktar bil-mod mill-kapaċità globali.Għalhekk, is-sehem tal-Istati Uniti tal-manifattura globali taċ-ċelluli tal-litju huwa pproġettat li jiċkien.

Tesla qed tipprova tindirizza din il-problema billi tibni l-fabbriki tal-batteriji tagħha stess, iżda għal kumpaniji li jfornu firxa wiesgħa ta 'dawn it-tipi ta' batteriji, bħal OneCharge ibbażat f'Kalifornja, is-sejba ta 'fornituri lokali wriet li hija ta' sfida.Dan l-aħħar tkellimt mal-Kap Eżekuttiv ta’ OneCharge Alex Pisarev, li enfasizza l-isfidi li ffaċċjat il-kumpanija tiegħu:

"Il-manifatturi Amerikani jkunu kuntenti li jużaw ċelloli tal-jone tal-litju magħmulin mill-Istati Uniti," qalli Pisarev, "imma dan mhux realistiku llum.Għalhekk irridu nkomplu jimportawhom miċ-Ċina.”

Iċ-Ċina qed tieħu l-istess triq li għamlet qabel bil-pannelli solari.Filwaqt li ċ-ċelloli solari ġew ivvintati mill-inġinier Amerikan Russell Ohl, illum iċ-Ċina tiddomina s-suq globali tal-pannelli solari.Issa ċ-Ċina hija ffokata fuq il-kontroll tal-produzzjoni dinjija ta 'batteriji tal-jone tal-litju.

Huwa preferibbli li jkun hemm l-orħos teknoloġiji ħodor possibbli, anke jekk dan ifisser li l-manifattura tiġi ċeduta lil pajjiżi oħra?Prezzijiet baxxi tal-pannelli solari għenu biex imexxu splużjoni ta 'tkabbir ġdid ta' PV solari, u dan, imbagħad, appoġġa ħafna impjiegi fl-Istati Uniti.Iżda l-biċċa l-kbira ta 'dawk il-pannelli huma magħmula fiċ-Ċina.L-Amministrazzjoni Trump ippruvat tindirizza dan billi poġġiet tariffi fuq pannelli solari importati, iżda dawn it-tariffi ġew opposti bil-qawwa mill-biċċa l-kbira tal-industrija solari tal-Istati Uniti.

Iċ-Ċina għandha vantaġġ kbir ta 'xogħol irħis, li ppermettilha tiddomina ħafna industriji tal-manifattura.Iżda ċ-Ċina għandha wkoll aktar riżervi tal-litju u produzzjoni tal-litju ħafna akbar mill-Istati Uniti Fl-2018, il-produzzjoni tal-litju Ċiniża kienet ta '8,000 tunnellata metrika, it-tielet fost il-pajjiżi kollha u kważi għaxar darbiet il-produzzjoni tal-litju tal-Istati Uniti.Ir-riżervi tal-litju Ċiniżi fl-2018 kienu miljun tunnellata metrika, kważi 30 darba l-livelli tal-Istati Uniti.

It-Triq 'il quddiem

It-tendenzi jindikaw li l-batteriji tal-jone tal-litju se jissostitwixxu dejjem aktar il-batteriji taċ-ċomb-aċidu fis-setturi tat-trasport u t-tagħmir tqil.Dan huwa żvilupp kritiku f'dinja li qed tiffaċċja emissjonijiet rekord tad-dijossidu tal-karbonju.

Iżda b'tali vantaġġ kemm fl-ispejjeż tal-manifattura kif ukoll fid-disponibbiltà tal-materja prima, jistgħu l-Istati Uniti jikkompetu maċ-Ċina fis-suq dinji?Jekk le, hekk kif għadd dejjem jikber ta 'batteriji tal-jone tal-litju jaslu fit-tmiem tal-ħajja użabbli tagħhom, jistgħu l-Istati Uniti jiżviluppaw suq kompetittiv għall-litju riċiklat?

Dawn huma mistoqsijiet importanti li jeħtieġ li jiġu indirizzati.

Mhuwiex ċar kif iċ-Ċina se tittratta sfidi bħal dawn, iżda minħabba l-insegwiment bla waqfien tagħha tal-litju, u l-importanza strateġika li tagħti lill-metall, bla dubju se jinstabu soluzzjonijiet.F'ħafna modi, it-tħaddin taċ-Ċina tat-trasport ekoloġiku hija ħaġa tajba, peress li tespandi l-interess fis-settur u tħeġġeġ lin-nazzjonijiet kompetituri biex jippruvaw ilaħħqu f'termini tas-sehem tagħhom tal-provvista tal-litju u s-suq tal-batteriji rikarikabbli.Il-periklu hu li jibqgħu lura, u jħallu liċ-Ċina b’monopolju fuq dak li dalwaqt jista’ jsir settur tat-trasport prinċipali.

Segwini fuq Twitter jew LinkedIn .Iċċekkja tiegħi websajt jew xi xogħol ieħor tiegħi hawn.