Почему литий-ионные батареи доминируют в потребительской электронике, электромобилях и системах хранения энергии?

литий-ионные аккумуляторы (вторичные аккумуляторы) пережили стремительное развитие с нуля всего за чуть более тридцати лет, превратившись в обширную и разнообразную индустрию литий-ионных аккумуляторов, которые широко используются, обладают высокими эксплуатационными характеристиками, экологичны и тесно связаны с нашим производством и повседневной жизнью. Это создало рынок объёмом в триллионы долларов и новую отрасль новой энергетики на основе литий-ионных аккумуляторов с чрезвычайно широкими перспективами развития.

Области применения литий-ионных аккумуляторов очень широки, которые можно объединить в следующие основные категории: потребительская электроника (цифровые литий-ионные аккумуляторы) , транспортные средства на новой энергии (силовые литий-ионные аккумуляторы) , и энергетические накопительные станции (литий-ионные аккумуляторы для хранения энергии) . Эти три области применения охватывают большую часть использования литий-ионных аккумуляторов. Ниже мы рассмотрим их в зависимости от различных сценариев применения.

I. Цифровые литий-ионные аккумуляторы

В настоящее время применение литий-ионных аккумуляторов в потребительской электронике относительно зрелое, а соответствующие продукты быстро обновляются и заменяются, поэтому требования к сроку службы литиевых аккумуляторов не являются особенно высокими. Основное внимание в научных исследованиях и разработках цифровых литий-ионных аккумуляторов уделяется повышению удельной энергоемкости, удельной мощности и безопасности с целью увеличения времени автономной работы электронных устройств, а также улучшения скорости зарядки и показателей безопасности. В этих целях ученые исследуют возможность использования графита, легированного кремнием, для достижения более высокой удельной энергоемкости аккумуляторов, а также добавляют высоко проводящие и ионопроводящие материалы в электродные компоненты и применяют керамические сепараторы для повышения скорости зарядки и уровня безопасности.

Распространенные области применения цифровых литий-ионных аккумуляторов включают: ноутбуки, смартфоны, умные часы, умные браслеты, планшеты, дроны, Bluetooth-гарнитуры, Bluetooth-колонки, внешние аккумуляторы, экшн-камеры, электронные сигареты, товары для взрослых и т.д.

II. Тяговые литий-ионные аккумуляторы

Благодаря всё более полной промышленной цепочке литий-ионных аккумуляторов в моей стране и усилению конкуренции в отрасли, тяговые литий-ионные аккумуляторы в настоящее время обладают значительным преимуществом в стоимости. В области новых энергетических транспортных средств производственные и эксплуатационные расходы на литий-ионные аккумуляторы сейчас сопоставимы с системами двигателя внутреннего сгорания. С точки зрения эксплуатационных расходов, при расходе 20 киловатт-часов (кВт·ч) на 100 км стоимость зарядки аккумулятора составляет всего около 20 юаней, тогда как при нынешних ценах на бензин стоимость топлива на 100 км может превышать 50 юаней. В 2024 году доля месячных продаж новых энергетических транспортных средств в моей стране впервые превысила долю бензиновых автомобилей, что знаменует переход новых энергетических транспортных средств в разряд основных на рынке и является важной вехой в трансформации и модернизации мировой автомобильной промышленности.

Применение силовых литий-ионных аккумуляторов включает: электромобили на новой энергии, электрические суда на новой энергии, электросамолёты, электробусы, интеллектуальных роботов, интеллектуальных роботизированных собак, интеллектуальные транспортные средства для логистики ( AGV), электрические погрузчики, электрические двухколёсные транспортные средства, электрические трёхколёсные транспортные средства, электрические гольфкары, электрические экскурсионные транспортные средства и др.

III. Литий-ионные аккумуляторы для хранения энергии

Карта развития новой энергетической системы, основанной на литий-ионных аккумуляторах, продолжает расширяться, открывая безграничные возможности. С продвижением целей «двойного углерода» структура энергопотребления нашей страны непрерывно трансформируется в сторону экологичной и низкоуглеродной модели. К концу 2024 года совокупная установленная мощность накопителей энергии на новой энергии в нашей стране превысила 70 ГВт·ч (гигаватт-часов), что примерно в 20 раз больше показателя на конец периода 13-го пятилетнего плана. Эта революция в области накопления энергии — это не только технологическое соревнование, но и стратегическая ориентация национальной энергетической безопасности нашей страны.

Сценарии применения литий-ионных аккумуляторов для хранения энергии включают: накопление энергии на стороне генерации — электростанции с фотогальваническим накоплением энергии, электростанции с накоплением ветровой энергии, электростанции с АРЧ регулированием частоты и др.; накопление энергии на стороне сети — накопление энергии на подстанциях, виртуальные электростанции, электростанции для срезки пиковых нагрузок/регулирования частоты и др.; накопление энергии на стороне потребителя — зарядные станции с фотогальваническим накоплением энергии, домашние станции хранения энергии, резервные источники питания, портативные источники питания с накоплением энергии и др.

IV. Другие сценарии применения литий-ионных аккумуляторов

Военные применения: источники питания для полевых операций, индивидуальные источники питания для солдат, питание для разведывательного оборудования, питание для одежды и обуви в холодную погоду, питание для высокотехнологичного оружия и др.

Медицинская область : Портативный ультразвук, портативный тонометр, носимый пульсоксиметр, карманный монитор, носимый одноканальный электрокардиограммный прибор и др.

Литий, основное сырьё для литий-ионных аккумуляторов, издавна известен как " белая нефть " и является незаменимым металлическим элементом для развития транспортных средств на новой энергии и новых систем химического накопления энергии. Его значение сопоставимо с ролью нефти в электрическую эпоху. Аналитики отрасли считают, что, подобно тому как нефть привела к эпохе ископаемого топлива, литий-ионные аккумуляторы возглавят новую энергетическую революцию.