Pamoja na maendeleo ya haraka ya sayansi na teknolojia na mabadiliko ya muundo wa nishati duniani, nishati mbadala imekuwa muhimu kwa maendeleo ya nishati ya baadaye. Betri za Lithium-ion, kama vyanzo vya pili vya betri, vimeendelea kwa kasi tangu miaka ya 1990. Faida zao za msongamano mkubwa wa nishati, maisha ya mzunguko mrefu, na urafiki wa mazingira umezifanya zitumike sana katika magari mapya ya nishati, bidhaa za kielektroniki, na mifumo ya kuhifadhi nishati. Kwa kuongezea, betri za lithiamu-ioni polepole zimekuwa zana muhimu ya utafiti katika tasnia ya nishati mbadala, na kusaidia kuongeza kuongezeka kwa mifumo ya uhifadhi wa nishati nyumbani. Uanzishwaji wa aina hizi za mfumo umeboresha uthabiti wa mifumo ya nguvu pamoja na gharama zilizohifadhiwa.
Hapa, tutachunguza zaidi faida na hasara za kutumia betri za lithiamu-ioni kwa hifadhi ya nishati ya makazi, ikijumuisha utendakazi wa betri, gharama, usalama na athari za mazingira.
Orodha ya Yaliyomo
Muundo wa betri ya lithiamu-ion
Ukuzaji wa betri ya lithiamu-ion kwa uhifadhi wa nyumbani
Matatizo na betri za lithiamu-ion za kaya
Utafiti unaoendelea wa betri za lithiamu-ion
Matarajio ya soko la ndani la betri ya lithiamu-ioni
Motisha kwa wamiliki wa nyumba kutumia betri za lithiamu-ioni
Vidokezo kadhaa vya kununua betri
Muundo wa betri ya lithiamu-ion
Betri ya lithiamu-ioni ni aina ya betri ya pili (betri inayoweza kuchajiwa tena) ambayo kimsingi hutegemea ayoni za lithiamu kusonga kati ya elektrodi chanya na hasi. Betri za lithiamu-ioni kwa ujumla huundwa na seli, fuse (au PTC), bodi za ulinzi, makombora na baadhi ya vifuasi. Ubao wa ulinzi huundwa zaidi na chip za ulinzi, mirija ya MOS, vidhibiti, vidhibiti, na bodi za PCB. Kiini, wakati huo huo, inahusu kiini kimoja cha electrochemical kilicho na electrodes chanya na hasi, electrolytes, diaphragm, na kadhalika. Dutu hai zinazotumiwa kuunda elektrodi chanya kwa ujumla ni lithiamu manganeti, lithiamu kobalti, lithiamu nikeli kobalti manganeti, au fosfati ya chuma ya lithiamu. Graphite, au kaboni yenye muundo sawa wa grafiti, hutumiwa kwa electrodes hasi. Electroliti ya kikaboni ni kutengenezea kaboni iliyoyeyushwa katika lithiamu hexafluorophosphate; betri za lithiamu-ioni za polima hutumia elektroliti kama gel.
Baiskeli za umeme kwa kawaida hutumia lithiamu nikeli kobalti manganeti (pia inajulikana kama ternary) pamoja na kiasi kidogo cha lithiamu manganeti. Diaphragm ni filamu yenye umbo la polima yenye muundo wa microporous ambao huruhusu ayoni za lithiamu kupita kwa uhuru lakini huzuia elektroni. Aina za kawaida hutengenezwa kwa polyethilini (PE), polypropen (PP), au filamu yake ya mchanganyiko, PP/PE/PP diaphragm ya safu tatu. Ganda la betri kwa kawaida huundwa na ganda la chuma, ganda la alumini, ganda la chuma la nikeli, filamu ya alumini-plastiki, n.k., huku kifuniko kikiwa na viambatisho chanya na hasi vya betri.
Ukuzaji wa betri ya lithiamu-ion kwa uhifadhi wa nyumbani
Teknolojia ya bidhaa
Katika miaka ya hivi karibuni, pamoja na maendeleo ya taratibu na ukomavu wa teknolojia ya betri ya lithiamu-ioni, betri za ndani za lithiamu-ioni zimefanya maendeleo makubwa ya kiufundi katika suala la uwezo, usalama, maisha ya mzunguko, na kadhalika. Kwa sasa, msongamano wa nishati ya betri za kawaida za lithiamu-ioni za kaya ni 200-300Wh/kg, na baadhi ya bidhaa za hali ya juu hata zinazidi 350Wh/kg. Kwa kuongezea, uboreshaji unaoendelea wa teknolojia ya mfumo wa usimamizi wa betri (BMS) inamaanisha kuwa usalama wa betri za lithiamu-ioni pia unaboresha.
Kiwango cha soko
Katika miaka ya hivi karibuni, ukubwa wa soko la betri za lithiamu-ioni umekuwa ukionyesha mwelekeo wa upanuzi wa haraka, na soko la kimataifa la betri za lithiamu-ioni la kaya likiongezeka kutoka dola za Marekani bilioni 1 mwaka 2010 hadi dola bilioni 10 mwaka 2020. Kwa sasa, soko la betri za lithiamu-ioni limejikita zaidi nchini China, Japan, na Korea Kusini, kulingana na ripoti husika, na zaidi ya asilimia 70 ya soko la Asia na Pasifiki 10 katika soko la kimataifa. Wakati huo huo, eneo la Ulaya linahesabu tu 15-XNUMX% ya soko la kimataifa, ambayo inaonyesha kuwa soko la Ulaya lina uwezo mkubwa wa maendeleo.
Kupunguza gharama
Kupunguzwa kwa gharama ya betri za lithiamu-ioni kunahusisha vipengele vingi, na watengenezaji wanaendelea kuboresha utendaji wa betri na kupunguza gharama za betri kwa njia ya teknolojia, uboreshaji wa nyenzo, na uboreshaji wa uzalishaji. Katika siku zijazo, pamoja na utafiti wa kina na kukomaa kwa teknolojia, gharama ya uzalishaji wa betri za lithiamu-ioni pia itapungua zaidi.
Matatizo na betri za lithiamu-ion za kaya
gharama
Pamoja na ukomavu unaoendelea wa teknolojia ya betri ya lithiamu-ioni, gharama za uzalishaji zimekuwa zikipungua mwaka hadi mwaka. Lakini kutokana na usambazaji usio sawa wa malighafi, kushuka kwa bei kunaweza kuwa muhimu, na kufanya gharama ya betri za lithiamu-ioni juu kuliko ile ya betri za jadi, ambayo inazuia ushindani wake katika matumizi makubwa.
Durability
Uhai wa betri za lithiamu-ioni imedhamiriwa na idadi ya mizunguko, kiwango cha malipo na kutokwa, joto na mambo mengine. Kadiri idadi ya mizunguko ya betri inavyoongezeka, uwezo wa betri na utoaji wa nishati unaweza kupungua.
Maswala ya mazingira
Wakati betri za lithiamu-ioni kwa matumizi ya kaya hutoa urahisi mwingi, pia huja na shida fulani za mazingira. Na ingawa watengenezaji wengi wa betri za lithiamu-ioni wamepitisha michakato ya uzalishaji wa kijani kibichi, bado kuna hatari fulani ya mazingira katika matibabu ya betri za lithiamu-ioni. Kwa mfano, betri za taka zina metali nzito hatari, ambazo zisiposhughulikiwa ipasavyo, zinaweza kusababisha uchafuzi wa udongo, vyanzo vya maji, na mifumo ikolojia.
Hatari za usalama
Betri za Lithium-ion ambazo huchajiwa na chaji nyingi sana, halijoto ya juu, extrusion na hali zingine maalum, zinaweza kukumbwa na hali ya kukimbia kwa joto, moto na ajali zingine za usalama. Licha ya maboresho yanayoendelea katika teknolojia ya mfumo wa usimamizi wa betri (BMS), usalama wa betri za lithiamu-ioni umeboreshwa sana; lakini katika hali mbaya, bado kuna uwezekano wa ajali za usalama.
Utafiti unaoendelea wa betri za lithiamu-ion
Kama kifaa bora na kisichojali mazingira cha kuhifadhi nishati, betri za lithiamu-ioni zimepokea uangalizi wa kina na utafiti katika miaka ya hivi karibuni. Utafiti wa sasa unaelekezwa zaidi katika uboreshaji wa nyenzo, muundo, usimamizi wa betri, teknolojia ya kuchaji haraka, usalama, na vipengele vingine.
Ubunifu wa nyenzo
Watafiti wamekuwa wakichunguza nyenzo mpya chanya na hasi za elektrodi ili kuboresha msongamano wa nishati, maisha, na usalama wa betri. Kwa mfano, vifaa vya silicon hivi karibuni vinaweza kuchukua nafasi ya grafiti ya jadi kwa elektroni hasi, na hivyo kuboresha wiani wa nishati ya betri. Wakati huo huo, watafiti pia wanachunguza vifaa vipya vya cathode, kama vile vifaa vyenye utajiri wa lithiamu na nyenzo zenye utajiri wa lithiamu, ili kuboresha msongamano wa nishati na maisha ya betri.
Elektroliti imara
Elektroliti imara ni mojawapo ya teknolojia muhimu katika betri za kizazi kijacho. Ikilinganishwa na elektroliti za kioevu zinazotumiwa katika betri za jadi za lithiamu-ioni, elektroliti thabiti zina usalama wa juu na msongamano mkubwa wa nishati. Kwa sasa, watafiti wanachunguza ukuzaji wa elektroliti dhabiti za bei ya chini, zenye ioniki ili kuchukua nafasi ya elektroliti za kimiminika za jadi.
Mifumo ya usimamizi wa betri
Mfumo wa usimamizi wa betri ni sehemu muhimu katika kiwango cha matumizi ya nishati ya betri za lithiamu-ioni, kupanua maisha ya betri na kuboresha usalama. Watafiti wanafanyia kazi mifumo ya akili zaidi ya usimamizi wa betri ili kufikia udhibiti sahihi na usimamizi bora wa betri.
Teknolojia za malipo ya haraka
Teknolojia ya kuchaji haraka inaweza kufupisha muda wa kuchaji betri na kuboresha ufanisi wa matumizi. Watafiti wanasoma teknolojia bora zaidi za kuchaji, kama vile kuchaji mapigo ya moyo na kuchaji bila waya, ili kufikia kasi ya kuchaji haraka na ufanisi wa juu zaidi wa kuchaji.
Matarajio ya soko la ndani la betri ya lithiamu-ioni
Mahitaji ya mabadiliko ya nishati: Pamoja na maendeleo ya mabadiliko ya nishati duniani, vyanzo vya nishati mbadala kama vile nishati ya jua na nishati ya upepo polepole vimekuwa vya kawaida. Betri za ndani za lithiamu-ioni husaidia kuhifadhi vyanzo hivi vya nishati vya mara kwa mara, kuwezesha kaya kufikia usambazaji wa nishati ya kujitosheleza na kupunguza utegemezi wao kwa vyanzo vya jadi vya nishati.
Umaarufu wa magari ya umeme: Pamoja na maendeleo ya haraka ya soko la magari ya umeme, mfumo wa uhifadhi wa nishati ya betri ya lithiamu-ioni ya kaya inaweza kubadilishwa ili kutumika kama kituo cha kusaidia magari ya umeme, kutoa suluhisho za uhifadhi wa nishati na kuboresha zaidi anuwai na utendaji wao.
Sera ya bei ya umeme wa bonde la kilele: Nchi na maeneo mengi hutekeleza sera za bei ya umeme katika bonde la kilele ili kuhimiza watumiaji kutoza kwa bei ya chini na kutumia umeme wakati wa kilele. Betri za lithiamu-ioni za nyumbani zinaweza kusaidia watumiaji kunufaika kikamilifu na sera za bei za umeme katika bonde la kilele ili kupunguza gharama za nishati.
Ukuzaji wa lengo la kutoegemeza kaboni: Nchi kote ulimwenguni zimependekeza malengo ya kutoegemeza kaboni ili kukuza marekebisho ya muundo wa nishati na kupunguza utoaji wa kaboni. Mifumo ya uhifadhi wa nishati ya betri ya lithiamu-ioni ya kaya inaweza kuboresha ufanisi wa nishati, kupunguza utoaji wa kaboni, na kusaidia ulimwengu kufikia hali ya kutokuwa na kaboni.
Ubunifu wa kiteknolojia: Kwa kuendelea kwa maendeleo ya teknolojia ya betri ya lithiamu-ioni, uwezo wao, usalama, maisha ya mzunguko, na vipengele vingine vya utendaji vitaboreshwa zaidi, kupunguza gharama na kuboresha ushindani wa soko.
Motisha kwa wamiliki wa nyumba kutumia betri za lithiamu-ioni
Japan
Wizara ya Uchumi, Biashara na Viwanda ya Japani (METI), yenye bajeti ya takriban Dola za Marekani milioni 98.3, inatoa ruzuku ya 66% kwa kaya na biashara zinazoweka betri za kielektroniki za lithiamu. Kwa kuchukua betri za salfa ya sodiamu kama mfano, serikali ya Japani haitoi tu usaidizi wa kifedha bila malipo katika utafiti na maendeleo ya mapema, ikitoa zaidi ya 50% ya fedha, lakini pia inatoa usaidizi ikiwa ni pamoja na teknolojia, soko, miradi ya maonyesho, na vipengele vingine, na inaendelea kutoa ruzuku baada ya uendeshaji wake wa kibiashara.
Marekani
Mikopo ya kodi ya shirikisho: Serikali ya Marekani inatoa mikopo mbalimbali ya kodi ili kukuza maendeleo ya nishati mbadala na mifumo ya hifadhi. Kwa mfano, Salio la Kodi ya Uwekezaji (ITC) na Salio la Kodi ya Uzalishaji (PTC) zinaweza kutumika kupunguza gharama ya kupata mfumo wa kuhifadhi nishati ya nyumbani. Wakati huo huo, baadhi ya majimbo hutoa motisha na ruzuku kubwa ili kuvutia uwekezaji katika uzalishaji wa betri, ikiwa ni pamoja na vivutio vya fedha, vivutio vya kodi na haki za matumizi ya ardhi. Baadhi ya majimbo pia hupunguza bili za umeme kwa kutekeleza sera za "kuweka mita kwa jumla" ambazo huruhusu wamiliki wa hifadhi ya nishati ya nyumbani kuuza nishati ya jua ya ziada kwenye gridi ya taifa.
germany
Kati ya mwaka wa 2013 na 2018, serikali ya Ujerumani ilitoa hadi 30% ya ruzuku ya mkopo wa moja kwa moja kwa hifadhi ya nishati ya kaya, na kwa sababu matumizi ya nishati yanahusiana zaidi na voltaiki za kaya, sera za Ujerumani za manufaa za photovoltaic zimekuza uwekaji wa hifadhi ya nishati ya kaya.
Vidokezo kadhaa vya kununua betri
Kuelewa muundo wa kemikali
Betri za lithiamu-ion kawaida huundwa na vitu vya chuma kama vile lithiamu, cobalt na nikeli. Kuelewa chanzo na mchakato wa uchimbaji wa vipengele hivi ni muhimu kwa kutathmini athari ya mazingira ya betri. Wanunuzi wanaweza kuuliza wasambazaji kutoa maelezo kuhusu nyenzo za betri, na kujaribu kuchagua bidhaa kutoka kwa vyanzo endelevu vinavyotumia michakato ya uchimbaji rafiki kwa mazingira. Zaidi ya hayo, wanunuzi wanapaswa kutafuta chapa ambazo zimeidhinishwa kwa ajili ya ulinzi wa mazingira, kama vile vyeti vya RoHS vya Umoja wa Ulaya na uthibitishaji wa jukwaa la usimamizi wa ufuatiliaji wa betri ya nishati ya gari la China.
Fikiria uwezo na wiani wa nishati
Wanunuzi lazima waelewe uwezo na msongamano wa nishati ya betri ili kuchagua betri inayofaa kwa mahitaji yao ya programu. Kwa ujumla, betri zilizo na uwezo mkubwa na msongamano wa nishati zinaweza kutoa muda mrefu wa matumizi ya betri na zina uzani mwepesi. Walakini, wanunuzi wanapaswa kuzingatia mambo kama vile wakati wa malipo na maisha.
Zingatia usalama wa betri
Betri za lithiamu-ion zinaweza kusababisha matukio ya usalama zinapotumiwa au kushughulikiwa vibaya. Kwa hiyo, wanunuzi wanapaswa kuchagua chapa ya betri ambayo ina rekodi nzuri ya usalama na imejaribiwa kwa ukali. Wakati wa usafirishaji na uhifadhi, mnunuzi anapaswa pia kufuata kanuni na viwango vya usalama vinavyohusika.
Zingatia kasi ya kuchaji
Kasi ya kuchaji ya betri za lithiamu-ioni pia ni jambo la kuzingatia. Teknolojia ya kuchaji haraka inaweza kufupisha muda wa kuchaji betri na kuboresha ufanisi, lakini pia inaweza kuathiri maisha ya betri na usalama. Mnunuzi anapaswa kuchagua kasi inayofaa ya kuchaji kulingana na mahitaji halisi.
Fikiria maisha ya mzunguko
Muda wa mzunguko wa betri ya lithiamu-ioni hurejelea idadi ya mara ambayo inaweza kutumika chini ya hali fulani ya kuchaji na kutoa. Betri yenye maisha ya muda mrefu ya mzunguko inaweza kutoa maisha marefu ya huduma, ambayo hupunguza mzunguko wa uingizwaji na kizazi cha taka. Wanunuzi wanaweza kuchagua betri zenye maisha marefu ya mzunguko kulingana na mahitaji halisi ya programu.
Kwa suluhu zaidi za biashara, muhtasari wa sekta, na mitazamo mpya kuhusu mawazo ya biashara, hakikisha kuwa umejiandikisha Chovm.com Inasoma.
