Lityum{0}}ionli batareya xujayralari: ta'riflar, tasnifi, ishlash tamoyillari va energiya saqlash va fotovoltaikada qo'llanilishi

Yangi energiyani saqlash, fotovoltaik energiya ishlab chiqarish, elektr transport vositalari va ko'chma elektron qurilmalarning tez o'zlashtirilishi fonida lityum batareyalar elektrokimyoviy energiyani saqlash uchun eng keng tarqalgan vositaga aylandi. Bu atama ko'pincha so'zlashuv tilida{1}}hammasini litiyga asoslangan{2}}mahsulotlar uchun ushlash sifatida ishlatilsa-da, texnik nuqtai nazardan, "litiy batareyalar" ikki xil toifani o'z ichiga oladi-birlamchi lityum batareyalar va lityum{4}}ionli batareyalar-ularning ishlash xususiyatlari va xususiyatlari sezilarli darajada farq qiladi. Lityum{7}}ionli batareyalar qayta-qayta zaryadsizlanish davrlarini oʻtkazish qobiliyati va yuqori energiya zichligi- bilan ajralib turadi, ular ham isteʼmol, ham sanoat ilovalari uchun asosiy tanlov sifatida paydo boʻldi.

 

To'liq ma'noda, "Flash Batareya" lityum batareyalari, xususan, birlamchi lityum batareyalar-qayta zaryadlanmaydigan{1}}bir{2}}foydalanadigan hujayralarga tegishli. Ularning tuzilishi odatda elektrodlar uchun suvli bo'lmagan elektrolitlar eritmasi bilan birlashtirilgan lityum metall yoki litiy qotishmalaridan foydalanadi. An'anaviy birlamchi lityum batareyalar katod sifatida marganets dioksidi va anod sifatida sof lityum metalldan foydalanadi, bu esa yuqori kimyoviy reaktivlikka olib keladi. Birlamchi lityum kimyosining yuqori energiya xususiyatlaridan foydalangan holda, bu batareyalar bir martalik stsenariylarda aniq quvvat yetkazib berishni talab qiluvchi maxsus ilovalar uchun mos keladi; ammo, ularning moddiy xususiyatlari tufayli, ularni qayta foydalanish mumkin emas.

 

 

Metall lityumning yuqori reaktiv kimyoviy tabiati an'anaviy birlamchi lityum batareyalarning keng qo'llanilishini cheklovchi asosiy omil bo'ldi. Sof metall lityum ishlab chiqarish, saqlash sharoitlari va operatsion muhitga nisbatan juda qattiq talablarni qo'yadi; u havo va namlik bilan oson reaksiyaga kirishib, xavfsizlik uchun xavf tug'diradi, bu esa uzoq vaqtdan beri bir martalik lityum batareyalarni keng ko'lamli sanoatlashtirishga to'sqinlik qilib kelgan. Aksincha, qayta zaryadlanuvchi litiy{3}}ionli akkumulyator xujayralari ushbu texnologik to'siqlarni tubdan yengib, qayta ishlashga imkon berdi va litiyga asoslangan energiyaning yangi davrini boshladi.

 

Hozirgi vaqtda keng qo'llanilayotgan qayta zaryadlanuvchi lityum batareyalar sanoatning rivojlangan standartini ifodalaydi. Ular zaryadlash va tushirish davrlarida katod va anod orasidagi litiy ionlarining interkalatsiyasi va de-interkalatsiyasi (migratsiyasi) orqali ishlaydi; sof metall lityum reaktsiyada ishtirok etmaganligi sababli, xavfsizlik va barqarorlik sezilarli darajada yaxshilanadi. Ushbu qayta zaryadlanuvchi batareyalar maishiy elektronika va sanoat uskunalaridan tortib yangi energiya vositalarigacha bo'lgan keng ko'lamli ilovalarni quvvatlaydi.

 

O'n yillik texnologik evolyutsiya turli xil operatsion ehtiyojlarga mos keladigan litiy{0}}ion batareyalar uchun turli asosiy katodli materiallar tizimlarini ishlab chiqishga olib keldi; ayniqsa, lityum temir fosfat (LFP) sanoat energiyasini saqlash uchun asosiy material sifatida paydo bo'ldi. Umumiy katod materiallari lityum kobalt oksidi, lityum marganets oksidi, lityum nikel oksidi va lityum temir fosfatni o'z ichiga oladi; materialni tanlash batareyaning xavfsizligini, aylanish muddatini va energiya zichligini aniqlaydi. Yuqori darajadagi xavfsizligi va juda uzoq umr ko'rish muddati tufayli LFP xujayralari energiyani saqlash va harakatlantiruvchi quvvatni qo'llash uchun afzal qilingan tanlovga aylandi.

 

Litiy{0}}ionli batareyalar elektrolit holatiga koʻra suyuq-elektrolit va polimer{2}}elektrolit turlariga boʻlinadi. Suyuq{4}}elektrolit batareyalari suyuq elektrolitdan foydalanadi; ular etuk texnologiya va boshqariladigan xarajatlarga ega bo'lib, ularni yangi energiyali avtomobil akkumulyatorlari uchun asosiy tanlovga aylantiradi. Polimer elektrolit batareyalari-quruq yoki jel holatdagi qattiq polimer elektrolitidan foydalanadi, bu esa yanada nozikroq, engilroq shakl faktori va yaxshilangan xavfsizlikni ta'minlaydi. LFP xujayralari lityum temir fosfat kimyosini etuk ishlab chiqarish jarayonlari bilan birlashtirib, turli yuqori quvvatli ilovalarga mos keladigan unumdorlik va narxni muvozanatlashtiradi.

 

1992 yilda tijoratlashtirilgan lityum{1}}ionli batareyalar-yuqori energiya zichligi, xotira effektining yo‘qligi va o‘z-o‘zidan zaryadsizlanish tezligining pastligi-kabi afzalliklarga ega bo‘lgan{4}}an'anaviy qo‘rg‘oshin{5}}kislotali akkumulyatorlar va birinchi avlod batareyalari-o‘rnini to‘liq ortda qoldirdi. An'anaviy batareyalar bilan solishtirganda, u qayta-qayta zaryad{8}}zaryad qilish davrlarini qo'llab-quvvatlaydi va xizmat muddatini sezilarli darajada uzaytiradi, bu esa uzoq muddatli, uzluksiz ishlashni talab qiladigan stsenariylarga mos keladi. Batareya quvvatini saqlash sanoati keng miqyosda{11}}energiyani saqlaydigan elektr stansiyalarini muntazam ravishda joylashtirishga erishdi.