Bushe ifintu fya anode ni shani?

Icipe ca anode eciputulwa ca ma electrode ayabipa mu mabatiri umo ukufuuta kwacitika ilyo balefumya, ukufumya ama electron ayapita ku cathode ukupitila mu muputule wa kunse. Mu mabatiri ya lithiamu, ifipe fya anode filasunga amabatiri ya lithiamu ilyo baleshaja no kuyafumya ilyo balefumya. Ifi fintu filapingula imibele ya battery iyacindama ukubikapo no bwangu bwangu bwakushaja, amaka ya kusunga amaka, ubumi bwakutendekelako, no kubomba bwino. Icipe icaishibikwa sana ica anode ni graphite, icikwata mupepi na 98% iya ma battery ya lithium aya makwebo, nangula inshila shimbi isha silicon shilefuma ku kubomfya kwa maka ayakulisha.

Ama anode ya battery yashintilila pa ndupwa sha fipe ishipusenepusene, cila cimo cipeela imibombele iyapusana iya makwebo-ukufumina ku kubomfya kwa kusungilamo amaka.

Ici cipe ca graphite cilacilapo ukupanga amabatiri ya lithium, ukufika kuli 98% iya makwebo ya anode ukufika mu 2024. Ici cipe icapangwa ica carbon cisunga ama ion ya lithium pakati ka fipe fya iko ifya graphene ilyo balebika. Graphite iya cifyalilwa, iyafumishiwa mu fipe fya mushili, ipeela amaka ayakulu pa mitengo iyacepa iya kupanga lelo ilakwata ukukulilako kwa mipangilwe mu nshita ya kulipila-imisango ya kufumyapo. Graphite iyapangwa ilapita mu kusakamana kwakulisha ukwa mucinshi ukucila pa madigiri 2,500, ukupanga ifikuulwa fya mukati ifyashintilila ifilenga ubumi bwa battery ukukula no kulenga ukushaja bwangu ukupitila mu nshila ishingi isha lithium.

Ukufikapo kwakulisha ukwa graphite kwaikala pa 372 mAh / g, ukufikilishiwa ilyo ion umo uwa lithium abili na ma atomu ya kaboni mutanda mu cifulo ca lithium icakumanina (LiC6). Nangu cakuti abapanga ifintu balipalamina kuli ici cipimo ukupitila mu myaka iingi iya kuwamya, ukufikapo kwa maka ya graphite kwasuntinkanya amakwebo ukufwaya inshila shimbi ishakubomfya bwino.

Silikoni aimininako ubusuma ubukulu ubwa maka, ukusunga ama ion ya litiamu 4.4 pa atomu wa silikoni ukulingana ne cipimo ca litiamu ica 6:1 ica graphite. Ici cipimo ca atomiki cipilibula amaka ya cisambilisho ayacila pali 3,600 mAh/g mupepi ne miku ikumi ukucila pa cipimo ca graphite.

Ubwafya buli mu kukulilako kwa silikoni. Pa nshita ya kupanga amabwe, ifiputulwa fya silikoni filafuuta mupepi na 300-400% iya bukulu bwafiko ubwa kubalilapo. Uku kukulilako kuleta amasakamika ya makanika ayaonaula ifipe, ukuonaula ukuminkanya kwa maka, no kulenga ukuonaula kwa maka ukwa bwangu. Ama anode ya silikoni aya busaka aya kubalilapo yaonawile amaka ayengi mu milungu 10 iya kulipila.

Inshila sha nomba isha makwebo shisankanya silikoni na graphite mu mipangilwe iyapangwa. POSCO Future M yatendeke ukubomfya silikoni mu March 2025 ukupeela imiku isano amaka ya kusungilamo aya graphite, no kupanga ifingi ifyalinga mu 2027. 2024 ilangisha ifya silikoni mu fipe fya makwebo ilingi line fishala pe samba lya 8% ukulingana no bupiina bwa kusunga amafya ya kukulilako lintu balekulisha ubukulu bwa maka.

Ama anode ya LTO yabomba pa maka ya maka ayakulisha (mupepi na 1.55V ukucila Li / Li+) ukulingana ne maka ya graphite ayapalamisha. Uku kubika amaka ya mulilo kulacingilila ukupanga kwa lithium -inshinga sha mukuba ishingapunka ifiputulwa fya mabatiri no kulenga ukucefyako ukupita. Ici cipe cisunga ukushintilila kwa mipangilwe mu nshita ya kucilikila ukwabula ukwaluka kwa muputule, ukucilenga ukuba icalinga ku kucingililwa-ukubomfiwa kwacindama mu ndeke na mu mato ya bantu.

Amakwebo-ukufuma yaisa mu bukulu bwa maka. Amaka ya LTO ayakulisha aya kubomfya yacefyako amaka ya maselo yonse nga yasuntinkanishiwa na ma cathode ayalinga, ukucefyako amaka. Isambililo lya 2024 mu Maka na Ifibombelo fya Mucifulo lyalangile ukubomfya kwa LTO mu fifulo fya kucingililwa nga nshi-ifyakufwaya umo ukucefyako ubusanso bwakwe ubwa kubutuka ukucila pa masakamiko ya maka.

Ama anode ya cimuti ca lithiamu yasuntinkanya amaka ya cisambilisho ukufika kuli 3,{1}} mAh/g{2}}ukucila pa miku ikumi iya cipimo ca graphite. Mucifulo ca kusunga ama ion ya lithiamu mukati ka cikuulwa, ifipe fya lithiamu ifibika lithiamu pa muulu ilyo baleshaja. LG Amaka ya Kupwisha Amafya yapanga ukubika ama anode ya cimuti ca lithium mu mibombele ya maka ayacepa ukufika ku mpela ya 2027, ukusansalikwa ku kubomfya kwa maka ayakulisha panuma.

Ukufwailisha kwatwalilila pa kwalula -umusango wa anode ukubomfya ifipe fyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga ifyakupangapanga. Ifi fyashala sana mu fiputulwa fya kukuula ukufika mu 2025.

Anode Material

Ukupanga anode kwabikako inshila ishingi ishalungama ukwabula ukwishiba umusango wa fipe.

Ifintu ifishapangwa filapangwa mu filonganino fya anode ifibomba, lyene fyapangwa mu fipuupu ifisuma no kusakanishiwa ne fibikilo ne fibikilo ifitwala umulilo ku kupanga ifibumbwa. Pa fipe fya graphite, abapanga ifipe balafimba uyu mushili pa fipe fya mukuba ifyakulonganika amaka ya nomba. Amafoili ayafimbwa yapita mu fipe fya kuumishishamo pa kufumyapo ifya kusungusha no kucingilila ukukakatika kwa fintu. Umulimo wa kupanga kalenda ulakakatika no kulenga ifya kufwala ukuwama ukupitila mu fipe, ukushininkisha ubufuuke bwapalana no kukakatika bwino.

Silikoni-ifyapangwa ifya graphite filafwaya ukubombelwapo nafimbi pakuti fikonke ukukula kwa bukulu. Imisango iya pamulu ilimo ukupanga silikoni mu fipimfya ifinono ifipimo fya ma nanomita 100, ukufimba silikoni ne fipe fya kaboni pakuti ifipimfya fibe ifinono, no kubika silikoni mukati ka fipe ifinono ifya graphite. Inshila shakubikamo umulilo wa kemikali kuti shapanga silicon iyapalana iyasalangana mu mipangilwe ya kaboni, nangula pa kupanga ukwakulisha.

Anode Material

Ifipe fya anode ifisuma fifwile ukufikilisha ififwaikwa ifingi ifya kucincimusha.

Ubucindami bwaibela: Ifintu ifyakwata amaka yafulilako fisunga amaka ayengi pa bupiina bwa unit. Nangu cakuti umulopa wa graphite ulefika kuli 360 mAh / g mu kucita, silikoni uwapangwa na kaboni pali ino nshita ulepeela 450-500 mAh / g pa fipimo fya mafakitare.

Ukutungulula Amalaiti: Ifintu filafwaya ukucincintila kwa ma electron ukwalinga pa kucefyako ukuloba kwa maka. Ukutungulula bwino ukwa graphite kulenga ukuti cibe icalinga, lintu silikoni uwa busaka alekabila ifya kubikamo ifya carbon nelyo ifya kufimbapo pa kuti umulilo ulepita bwino.

Ukushintilila kwa mipangilwe: Ifintu fifwile ukushipikisha ukubikwamo kwa lithium no kufumyamo imiku iingi ukwabula ukuonaika. Graphite isunga bwino imipangile, lelo ukusansa kwa silicon kufwaya imipangile iyapusanapusana pa kucingilila ukubola.

Ukubomba bwino ukwa Muputule wa Kubalilapo: Iciputulwa ca kubalilapo ica kulipila cipanga umusango wa ciko uwakosa-uwa pa kati ka fipe (SEI) uubomfya lithium ukwabula ukubweluluka. Ukucefyako ukubomba bwino ukwa kubalilapo-cipilibula ukucepa kwa maka ayasangwa. Icipe ca graphite cilafika pali 90-93% ukubomba bwino ukwa kubalilapo, lintu ifipe fya silikoni mu lyashi lya kale fyashala pa 70-85%.

Ubumi bwa Ciputulwa: Amabatiri ya makwebo yafwaya 800-1,200 ukulipila imiku ne 80% iya kusunga amaka. Graphite ilacilapo bwangu pali ici cipimo. Ifyakupangapanga ifya silikoni-kaboni fyalyaluka ukufuma pa miku 300-500 ukufika pa miku 800-1,200 ukupitila mu mibombele iya pamulu iyapangwa pakati ka 2023-2025.

Iciputulwa ca fipe fya anode cafikile pa madola amabilioni 3.5 mu 2024 kabili amaprojekiti yafika ku madola amabilioni 14.7 mu 2034, ukukula pa 15.7% cila mwaka ukulingana na bafwailisha ba kufwailisha. Uku ukusansa kwakonka bwino bwino ukubomfya kwa motoka sha maka no kubomfya kwa grid-ukusunga amaka.

Ifipe fya anode fimininako 10% iya mitengo ya batiri iya lithiamu, ukulingana ne fipe fya cathode ifya 30-40%. Mu 2024, imitengo ya ma battery yalicepeleko 20% ukufika kuli $115/kWh-ukucepa kwakulisha ukufuma mu 2017.Umutengo wa mabatiri ya litiamumu China yafikile pa madola 94/kWh, lintu imitengo ya ku US na ku Bulaya yalibutukile 31% na 48% ukucilapo ukulingana.

Uku kucincimusha kwa mitengo kulakuma ubunonshi bwa fipe fya anode. Graphite iya cifyalilwa ilashita ukucepa ukucila iyapangwa pa mulandu wa kuti ififwaikwa pa kubomfya ifinono. Iciputulwa ca silikoni ica carbon pali ino nshita cilashita mupepi na 750,000 CNY pa toni umo mu China, ukufwaya ukucefiwa ukufika kuli 110,000-170,000 CNY pa toni umo pakuti ubunonshi bube bwino ukucila graphite pa ma CNY 50,000-80,000 pa toni umo.

Ubwampano pakati ka mitengo ya anode na mitengo ya battery buleta ifintu ifingi. Ilyo abapanga amabatiri balefinya amakwebo pakuti basunga iciputulwa ca makwebo mu 2025, ukupatikisha kulaya ku bashitisha ifipe. Abapanga ifya anode balaasuka ukupitila mu kulundulula imibombele ya kupanga no kukonkapo -ifyakubomfya ifya nkulo ifilungamika imitengo iyakulisha ukupitila mu mibombele isuma.

Imitengo ya fyakubomfya ilayaluka nga nshi. Imitengo ya lithium carbonate yalicepele ukufuma pa madola 70,000 pa toni umo mu 2022 ukufika pa nshi ya madola 15,000 mu 2024. Nangu ca kuti ifipe fya cathode fyalikwata lithium iingi, uku kwaluka kwa mitengo kucili kulekuma ukupanga kwa anode ukupitila mu mitengo ya fya kupangapanga no kukansana kwa mibombele ya fya kupangapanga.

China ecitungulula ukupanga ifipe ifya anode, ukupanga amafya ayalenga ukuti bonse babili Iciputulwa ca Maka ica US na Komiti wa ku Bulaya ulembe graphite iya cifyalilwa nge fipe ifikankaala. Mu 2024, abapanga ifya ku China bali mupepi na 90% iya fya kupangapanga ifya calo conse.

Amaka ya kupanga aya ku Masamba yalekulilako lelo yashala ayacepa. Abapanga ifyakupangapanga aba ku America aba ku kapinda ka ku kulyo pamo nga ifipe fya ku kapinda ka ku kulyo, ifyakupangapanga ifya ku kapinda ka ku kulyo, na ba Nouveau Monde balepanga inshila sha kutwalamo ifipe, pamo nga abakupanga ifyakupangapanga aba ku Bulaya ukubikapo ne fyakupangapanga ifya Talga na Vianode. Uku kufwaisha kwakwata amafya ayalingana ne mitengo ya kupanga iya ku China lintu balefikilisha ififwaikwa ifya kusunga.

Ukulingana na mapendelo ya SMM, ukupanga amafuta ya graphite aya ku China kwafikile pa matani amamilioni 1.845 mu 2024, ukufika kuli 14% umwaka ukucila pa mwaka 4. Icikopo icapangwa caimikile 90.6% iya ici cipimo nga fintu abapanga babomfeshe amano aya pamulu pamo nga ukukonkanyapo ukupanga ifikope pakuti bakonke imitengo. Ukukanshiwa kwa graphite iya cifyalilwa iya kutuma kunse ya calo kwalengele bamo abashita ku fyalo fimbi ukulola ku graphite iyapangwa, ukucilisha ukulundako icakaniko ca iko ica makwebo.

Amapekanyo ayapusana yafwaya imibele ya anode iyapusana.

Amabatiri ya myotoka ya malaiti yalabika amano ku kubomfya kwa maka no kuchaja mukwangufyanya. Silikoni -iyabikwamo ama anode ya graphite ilaafwa ukulundako ubutali bwa kwensha, na silikoni ifilimo filekulilako panono panono ilyo amasuko ya kulundulula ubukulu yalekulilako. Tesla, BMW, na bambi abapanga amamotoka balibilishe ukubombela pamo na bapanga amamotoka ayabomfiwa pakati ka 2025-2027.

Ifyakubomfya ifyakupangapanga filalinganisha ubukulu bwa maka no mweo wa muputule no kucingililwa. Ama foni ayatuntulu na ma laputopu ilingi line yabomfya ama anode ayasuma ayatwala imiku 500-1,000 iyakushaja mu myaka iingi iyakubomfya.

Grid-imisango ya mibombele ya kusungilamo amaka ilashininkisha ubumi bwa muputule no mutengo pa mushinku wa maka pantu ukukanshika kwa ncende takwacindama sana. Aya amabomfeshe ilingi line yabomfya LFP (icimuti ca litiamu) icabikwa pamo na ifimuti ifya graphite pa kuti fibe ifyakosa pa nshita itali. Ukubika fimo kulafwailisha ama anode ya LTO apo ubucingililo no mweo utali filalungamika imitengo iikalamba.

Ubufwayo bwapulintwe mu lyashi lya basambilila sayansi mu mweshi wa cibili 2024 bwalangile ukupanga kwa anode ukwashintilila pa fya mweo ukupitila mu kupanga ifya mweo ifya mweo. Ukubomfya ifyakubomfya ifyakupangapanga ifya misango itatu (nickel, icuma, na manganese), abafwailisha bafikile pa cipimo ca 89.28% icakupanga ifyakupangapanga na 73.95% ifyakupangapanga ifyakupangapanga, ukupeela inshila imbi iyakubomfya ifyakupangapanga ifya mafuta.

Ukutunguluka kwa mipangilwe ya nano kwatwalilila ukuwamya imibombele ya silikoni. Inshila shisanshamo ukupanga amawaya ya silikoni ayasuntinkanishiwa ku balonganika ba nomba, ukubika silikoni mu fipe fya graphene, no kupanga imipangile ya fipe fya mu kati. Ibumba 14 Amatekinoloji yasuminishe silikoni{4}}akaboni ayapangwa ayalenga 50% ukucila pa graphite iyaishibikwa.

Amatekinoloji ya kufimbapo pa muulu yalalanda pa kukanashintilila kwa fiputulwa fya SEI. Ifyakubikako ifya pamulu pamo nga asidi wa polyacrylic na carboxymethyl selulose filasuminisha bwino ukwaluka kwa bukulu bwa silikoni ukulingana ne fyakupangapanga ifya cifyalilwa. Ifipya ifyakubikamo ifyakubomfya amafuta filaafwa ukupanga ifiputulwa fya SEI ifishingashintilila pa kukanaputuka mu nshita ya kukulilako-ukukonkana.

Anode Material

Ukwishiba ifibombelo fya anode kufwaya ukupituluka mu mibombele iyalinga iya mibele ya battery iya cine cine-iya calo conse.

Batiri iyalinga iya foni ya ku minwe ili na ma gram 15-20 aya fintu fya anode. Ukubomfya umulilo pa 350 mAh / g amaka ya cine cine, ici cipeela mupepi na 5.25-7 Wh iya maka yonse aya battery. Ukupilibula ku 10% iya silikoni iyapangwa pa 450 mAh / g kuti kwakulisha ici ukufika kuli 6.75-9 Wh-mupepi na 20-25% ukulundako.

Ukushaja bwangu kwashintilila nga nshi pa mibele ya anode. Iciputulwa ca nshita kuti casumina bwino bwino imitantikile ya kulipila mupepi na 1C (ukulipila konse mu ora limo), ne mipangilwe ya pa muulu ukufika kuli 2-3C. Ifipe fya silikoni filaya imitantikile iikalamba pa mulandu wa mibombele ya lithium iya pa muulu ukucila ukusalanganina kwa fiko ukupitila mu fipimfya fya graphite.

Ukubomba kwa mucinshi kulapusana ukulingana ne fintu. Ama anode ya graphite kuti yasanshamo ukubika umulilo pa mushinku uuli pe samba lya digilii 0, apo umulilo ubikwa nge cuma ukucila ukubikwa bwino bwino. Ici cilenga ukuti kube amafya ya kucingililwa. LTO isunga imibombele ukufika kuli -30 digri , ukucilenga ukuba icalinga ku kubomfya kwa miceele ya cipupu nangu cakuti amaka yacepa.

Abapanga amabatiri balapituluka mu fintu fya anode ukupitila mu mibombele iyalinga. Imitantikile ya mipangilwe pa 0.1C ipanga amaka ya pa nshi no mipangilwe ya fipimfya fya SEI. Ukupima amaka ya kwesha ukulipila no kufumyapo pa nshita iyakulisha (0.5C, 1C, 2C, 3C) ukupima ukutwala kwa maka. Ukufwailisha kwa mweo wa mipepele kulapita amakumi ukufika ku makumi ya makumi ya mipepele ya kufumyapo pa mitengo iyatantikwa no kukaba.

Imisango ya pamulu iyakulangisha imibele yalikwata ukukansana kwa X-ray ku kupituluka mu mipangilwe ya makristalo, ukufwailisha kwa ma electron aya mimonekele ya fipimfya, na ukufwailisha kwa ma electron ukwa kukansana no kutwala amaka. Iyi mipikile ilaafwa abapanga ukuwamya ubukulu bwa fipimfya, imimonekele, incende yapamulu, pamo ne fipimo fyakufimbapo.

Ukusalanganya ubukulu bwa fipimfya maka maka kulakuma imibombele. Ifiputulwa ifikulu filacefyako incende ya pa muulu, ukucefyako ukucincintila kwa mibombele lelo ukuwamya ukubomba bwino ukwa kubalilapo-. Ifiputulwa ifinono filakulisha imitantikile ya fyasuko lelo filapanga incende iikalamba iya fyasuko ifishilefwaikwa. Abapanga ifintu ilingi line balafwaya ukusabankanya ubukulu bwalinga ubwalinga ukubomfya kwabo, ilingi line mu cipimo ca maikolomita 10-20 aya graphite.

Iciputulwa ca fibombelo fya anode cilatwalilila ukukula bwangu ilyo ukufwaya kwa batiri kulekula. Graphite kuti pambi yashala iyacilapo mu nshita ya pakati ukupeelwa ubusuma bwa iko ubwa mitengo na imitantikile ya kupeela iyakulisha. Ukubikwa pamo kwa silicon kulakulilako panono panono ilyo abapanga balepwisha amafya ya kukuula. Icikonkelepo-ifyakupangapanga nga ifyuma fya lithium filelolela mu mipaipi yakupanga pakuti bamone ifyasuko ku fishinte fyabo ifyakupangapanga.

Ifyakutwala Ifyacindama

Ifipe fya anode fipanga ifipe ifibi mu mabatiri umo ukusansa kwaba, na graphite pali nomba iikalamba pa 98% icakaniko ca makwebo pa mulandu wa maka ya iko aya 372 mAh / g no mutengo-ukubomba bwino

Silikoni ilapeela amaka ya 10x ayakulisha aya 3, 600+ mAh/g lelo ilakumanya amafya ya kukuula ubukulu bwa silikoni ukufika kuli 300-400% ayacefyako ifya muli silikoni ifya makwebo ukufika pe samba lya 8% mu fikuulwa ifyapangwa ukufuma mu 2025

Imitengo ya mabatiri yalicepeleko 20% mu 2024 ukufika kuli $115/kWh, ne fipe fya anode ifimininako 10-15% iya mitengo yonse iya mabatiri no kukumanya ukukakatika kwa mitengo ilyo abapanga balecimfyanya pa fipimo

Iciputulwa ca fipe fya anode cimonwa ukukula ukufuma pa madola amabilioni 3.5 mu 2024 ukufika kuli madola amabilioni 14.7 mu 2034, ukutungululwa no kubomfya kwa motoka sha maka no kulundulula ukusunga kwa maka .

Ifyakubomfya ifyakonkapo ukubikapo ne fyakupangapanga ifya silicon ifyakulisha ne fyakupangapanga ifya lithium ififwaya ukushitishiwa pakati ka 2025-2027, na bapanga ifintu ifikulu pamo nga LG Amaka ya Kupwisha na POSCO Intanshi M ukutungulula ukubombesha kwakupanga