Olika batterisystem, vilka kemier är mest lovande

Aug 19 , 2019

Lär dig om olika batterisystem, utforska framtida trender och upptäck vilka kemier som är mest lovande.

Enligt The Freedonia Group, ett Cleveland-baserat industriforskningsföretag, förväntas världens efterfrågan på primära och sekundära batterier växa med 7,7 procent årligen, vilket uppgår till 120 miljarder USD 2019. Den verkliga tillväxten ligger i sekundära (laddningsbara) batterier och enligt Frost & Sullivan står sekundära batterier för 76,4 procent av den globala marknaden, en siffra som förväntas öka till 82,6 procent under 2015. Efterfrågan drivs av mobiltelefoner och surfplattor. Tidigare uppskattningar överskattade efterfrågan på elfordon och siffrorna har sedan justerats nedåt.

År 2009 utgjorde primärbatterier 23,6 procent av den globala marknaden och Frost & Sullivan förutspådde en minskning med 7,4 procent till 2015. Icke-uppladdningsbara batterier används i klockor, elektroniska nycklar, fjärrkontroller, leksaker, ficklampor, beacons och militärutrustning i bekämpa.

En översikt över batterityper

Batterier klassificeras efter kemi, och de vanligaste är litium-, bly- och nickelbaserade system. Figur 1 illustrerar fördelningen av dessa kemier. Med en intäktsandel på 37 procent är Li-ion det bästa batteriet för bärbara enheter och den elektriska drivlinan. Det finns inga andra system som hotar dess dominans idag.

Figur 1: Intäktsbidrag från olika batterikemier

37 % litiumjon
20 % blysyra, startbatteri
15 % alkalisk, primär
8 % blysyra, stationär
6 % zink-kol, primär
5 % blysyra, djupcykel
3 % nickel-metallhydrid
3 % litium, primär
2% Nickel-kadmium
1% Övrigt

Blysyra står sig som en robust och ekonomisk kraftkälla för bulkanvändning. Även om Li-ion gör intåg på blysyramarknaden, växer efterfrågan på blybatterier fortfarande. Applikationerna är uppdelade i startbatterier för bilar, även kända som SLI (20 %), stationära batterier för kraftbackup (8 %) och djupgående batterier för mobilitet på hjul (5 %) som golfbilar, rullstolar och saxliftar .

Hög specifik energi och lång lagring har gjort alkalin mer populär än den gamla kol-zinken, som Georges Leclanché uppfann 1868. Nickel-metallhydrid (NiMH) fortsätter att spela en viktig roll eftersom den ersätter applikationer som tidigare tjänats av nickel-kadmium ( NiCd). Men med en marknadsandel på 3 procent och minskande, håller NiMH på att bli en mindre aktör.

En framväxande batterianvändning är den elektriska drivlinan för personlig transport. Batterikostnad, livslängd och miljöfrågor dikterar hur snabbt fordonssektorn kommer att anta detta nya framdrivningssystem. Fossilt bränsle är billigt, bekvämt och lättillgängligt; alternativa lägen möter hårt motstånd, särskilt i Nordamerika. Statliga incitament kan behövas, men ett sådant ingripande snedvrider den verkliga energikostnaden, skyddar underliggande problem med fossila bränslen och betjänar utvalda lobbygrupper med kortsiktiga lösningar.

Nya marknader som ytterligare ökar batteritillväxten är elcyklar och förvaringssystem för förnybar energi, som husägare, företag och utvecklingsländer drar nytta av. Stora nätlagringsbatterier samlar in överskottsenergi under hög aktivitet och överbryggar gapet när insatsen är låg eller när användarnas efterfrågan är stor.

Framsteg inom batterier

Batterier utvecklas på två fronter, vilket återspeglas i ökad specifik energi för längre drifttider och förbättrad specifik effekt för krav på högströmsbelastning. Att förbättra en egenskap hos ett batteri kanske inte automatiskt stärker den andra och det blir ofta en kompromiss. Figur 2 illustrerar sambandet mellan specifik energi i Wh/kg och specifik effekt i W/kg.

Det bästa batteriet i termer av specifik energi och specifik effekt är den sekundära litiummetallen (Li-metall). En tidig version introducerades på 1980-talet då Moli Energy, men instabilitet med metalliskt litium på anoden föranledde ett återkallande 1991. Fast litium tenderar att bilda metalltrådar, eller dendriter, som orsakar kortslutningar. Ytterligare försök att lösa detta problem från andra företag slutade med att utvecklingen avbröts.

Li-metallens unika egenskaper får tillverkarna att återvända till denna kraftfulla kemi. Att tämja dendriterna och uppnå den önskade säkerhetsstandarden kan uppnås genom att blanda metalliskt litium med tenn och kisel. Grafen prövas också som en del av en förbättrad separator. Grafen är ett tunt lager av rent kol med en tjocklek på en atom sammanbunden i en hexagonal bikaka. Flerskiktsseparatorer som förhindrar penetration av dendrit har också prövats. Nya experimentella Li-metallbatterier uppnår 300Wh/kg och potentialen är mycket högre. Detta är av speciellt intresse för elfordonet.

Hot Tags : LiFePO4-batterier Litiumjonbatteripaket Litium jon batteri

Blogg

Olika batterisystem, vilka kemier är mest lovande