Чому літій-іонні батареї домінують у побутовій електроніці, електромобілях та системах зберігання енергії?

літій-іонні акумулятори (вторинні акумулятори) пройшли швидкий розвиток з нуля всього за трохи більше ніж тридцять років, перетворившись на велику та різноманітну індустрію літієвих акумуляторів, яка широко використовується, має високі експлуатаційні характеристики, є екологічно чистою та тісно пов’язана з нашим виробництвом і повсякденним життям. Це створило ринок на трильйони доларів і нову галузь акумуляторної енергетики з надзвичайно широкими перспективами розвитку.

Літій-іонні акумулятори мають широкий спектр застосувань, які можна узагальнити в такі основні категорії: споживча електроніка (цифрові літій-іонні акумулятори) , нові енергетичні транспортні засоби (потужнісні літій-іонні акумулятори) , а також станції накопичення енергії (літій-іонні акумулятори для зберігання енергії) . Ці три сфери застосування складають більшість використання літій-іонних акумуляторів. Нижче ми розглянемо їх за різними сценаріями застосування.

І. Цифрові літій-іонні акумулятори

На даний момент застосування літій-іонних акумуляторів у побутовій електроніці є відносно зрілим, а відповідні продукти швидко оновлюються та замінюються, тому вимоги до терміну служби літій-іонних акумуляторів не є особливо високими. Основна увага наукових досліджень і розробок цифрових літій-іонних акумуляторів зосереджена на підвищенні питомої енергії, питомої потужності та безпеки з метою подовження терміну роботи акумуляторів у електронних пристроях, а також покращення швидкості зарядки та експлуатаційної безпеки. З цією метою вчені досліджують можливість використання графіту, легованого кремнієм, для отримання вищої питомої енергії акумуляторів, а також додають матеріали з високою електропровідністю та іонною провідністю до електродних матеріалів і застосовують керамічні сепаратори для підвищення швидкості зарядки та безпеки акумуляторів.

Поширені сфери застосування цифрових літій-іонних акумуляторів включають: ноутбуки, смартфони, розумні годинники, розумні браслети, планшети, дрони, Bluetooth-гарнітури, Bluetooth-колонки, портативні акумулятори, екшн-камери, електронні сигарети, товари для дорослих тощо.

II. Потужні літій-іонні акумулятори

Зі все більш повною індустріальною ланкою літій-іонних акумуляторів у моїй країні та посиленням конкуренції в галузі, потужні літій-іонні акумулятори в моїй країні наразі мають суттєву вигоду в цінах. У сфері електромобілів витрати на виробництво та експлуатацію літій-іонних акумуляторів тепер конкурентоспроможні порівняно з системами двигунів внутрішнього згоряння. З огляду на експлуатаційні витрати, при споживанні 20 кіловат-годин (кВт·год) на 100 кілометрів, вартість зарядки акумулятора становить лише близько 20 юанів, тоді як вартість палива на 100 кілометрів за цінами на бензин може перевищувати 50 юанів. У 2024 році частка місячних продажів електромобілів у моїй країні вперше перевищила частку продажів бензинових автомобілів, що свідчить про те, що електромобілі стали основними на ринку, а також стає важливим етапом у трансформації та модернізації світової автомобільної промисловості.

Застосування потужних літій-іонних акумуляторів включає: електромобілі на нових джерелах енергії, електричні судна на нових джерелах енергії, електричні літаки, електробуси, інтелектуальні роботи, інтелектуальні роботи-собаки, інтелектуальні транспортні засоби для логістики ( AGV), електричні вилкові навантажувачі, електричні двоколісні транспортні засоби, електричні триколісні транспортні засоби, електричні майданчики для гольфу, електричні оглядові транспортні засоби тощо.

III. Літій-іонні акумулятори для зберігання енергії

Креслення нової енергетичної системи, що ґрунтується на літій-іонних акумуляторах, продовжує розширюватися, маючи безмежні можливості. З поступом досягнення «подвійних вуглецевих» цілей, енергетична структура моєї країни постійно трансформується до моделі зеленого та низьковуглецевого типу. На кінець 2024 року сукупна встановлена потужність накопичення нових джерел енергії в моїй країні перевищила 70 ГВт·год (гігават-годин), що приблизно в 20 разів більше, ніж на кінець періоду Тринадцятої п'ятирічки. Ця революція в накопиченні енергії — це не лише технологічна конкуренція, а й стратегічне планування енергетичної безпеки моєї країни.

Сценарії застосування літій-іонних акумуляторів для зберігання енергії включають: накопичення енергії на стороні генерації – фотоелектричні станції зберігання енергії, вітрові енергетичні станції зберігання енергії, АГР частотні регулювальні електростанції тощо; накопичення енергії на стороні мережі – накопичення енергії на підстанціях, віртуальні електростанції, електростанції зберігання енергії для зрівнювання навантаження/регулювання частоти тощо; накопичення енергії на стороні споживача – зарядні станції із зберіганням енергії для сонячної енергії, побутові електростанції зберігання енергії, резервні джерела живлення, переносні джерела живлення зі зберіганням енергії тощо

IV. Інші сценарії застосування літій-іонних акумуляторів

Військове застосування: джерела живлення для польових операцій, індивідуальні джерела живлення для солдатів, електроживлення для обладнання розвідки, джерела живлення для взуття та одягу у холодну погоду, джерела живлення для засобів ураження з високою енергією тощо

Медична сфера : Портативний ультразвук, портативний тонометр, носимий пульсоксиметр, портативний монітор, носимий електрокардіограф з одним відведенням тощо

Літій, основна сировина для виробництва літій-іонних акумуляторів, давно відомий як " біла нафта " і є незамінним металевим елементом для розвитку транспортних засобів на нових джерелах енергії та сучасних систем хімічного зберігання енергії. Його значення можна порівняти зі значенням нафти у електричну епоху. Аналітики галузі вважають, що, подібно до того, як нафта започаткувала еру паливних викопних копалин, літій-іонні акумулятори спричинять нову енергетичну революцію.