He aha te Rauemi Anode?

Ko nga mea anode te waahanga hiko kino i roto i nga pākahiko ka puta te waikura i te wa e rere ana, ka tuku i nga irahiko ka rere ki te cathode ma te ara iahiko o waho. I roto i nga pākahiko lithium -katote, ka penapena nga mea anode i nga katote lithium i te wa e werohia ana, ka tukuna i te wa e rere ana. Ko enei rauemi ka whakatau tika i nga ahuatanga o te pākahiko nui tae atu ki te tere utu, te kaha rokiroki pūngao, te ora huringa, me te mahi haumaru. Ko te papanga anode tino noa ko te kauwhata, e 98% pea te 98% o nga pākahiko lithium -kaonohi arumoni, ahakoa kei te puta ake etahi atu mea e hangai ana ki te silicon mo nga tono kiato hiko teitei ake.

Ko nga anodes pākahiko e whakawhirinaki ana ki nga whanau taonga rereke, kei ia tangata he utu hokohoko rereke-mo nga tono rokiroki hiko.

Ko te Graphite te nuinga o nga mahi hanga pākahiko lithium -ion, tata ki te 98% o te maakete anode mai i te tau 2024. Ko tenei waro{3}}nga mea hanga e rongoa ana nga katote lithium i waenga i ona rau graphene paparanga i te wa e utu ana. Ko te kauwhata taiao, he mea tango mai i nga putunga kohuke, ka nui te kaha ki te iti o nga utu whakangao engari ka wheako i te roha hanganga i te wa o nga huringa tuku utu. Ko te kauwhata waihanga ka tukuna ki runga i te 2,500 nga nekehanga teitei ake i te 2,500 nga nekehanga, e hanga ana i nga hanganga a-roto e roa ake ai te roanga o te pākahiko me te tere ake te utu ma te maha o nga ara lithium.

Kei te 372 mAh/g te kaha morahi o te kaitapa, ka tutuki i te wa e hono ana te katote lithium kotahi me nga ngota waro e ono i roto i te ahua o te lithiated (LiC₆). Ahakoa kua tata nga kaihanga ki tenei tepe i roto i nga tekau tau o te arotautanga, na te kaha o te kauwhata teitei o te graphite i turaki i te ahumahi ki te torotoro i nga momo mahi teitei ake-.

Ka tohu a Silicon i te tino kaha ake -muakaha rereke, e pupuri ana i te 4.4 katote lithium mo ia ngota silicon ka whakatauritea ki te waro 6:1 o te kauwhata-ki-te tauwehenga lithium. Ko tenei painga taumata ngota -te whakamaoritanga ki nga kaha ariā neke atu i te 3,600 mAh/g-tekau pea te teitei o te kauwhata.

Ko te wero kei te roha rōrahi o te silicon. I te wa o te whakamaaramatanga, ka pupuhi nga matūriki silicon ma te tata ki te 300-400% o te rahi taketake. Ko tenei roha ka hanga i nga taumahatanga miihini ka pakaru nga rawa, ka pakaru nga hononga hiko, ka tere te paheketanga o te kaha. Ko nga anodes silicon parakore i ngaro te nuinga o te kaha i roto i nga huringa utu 10.

Ko nga huarahi arumoni o naianei he whakakotahi i te hiraka me te kauwhata i roto i nga hanganga hiato. I whakauruhia e POSCO Future M he anode waro i te Maehe 2025 e rima nga wa e taea ai te rokiroki o te kauwhata, me te hanga papatipu mo te tau 2027. Ko LG Energy Solution te kaihanga tuatahi ki te tono 5% silicon -doped anodes ki nga waka hiko i te tau 2019. Ko nga raraunga ahumahi mai i te tau 2024 e whakaatu ana i nga take whakaroroharatanga i raro i te taumahatanga o te tau 2024. te whakanui i te kaha o te kaha.

Ko nga anodes LTO e mahi ana i nga pumanawa ngaohiko teitei ake (tata ki te 1.55V me te Li/Li⁺) ka whakatauritea ki te graphite tata ki te -kore pea. Ko tenei tuunga ngaohiko ka aukati i te hanganga lithium dendrite-nga miro konganuku ka taea te wero i nga whakawehe pākahiko me te ara iahiko poto. Ka mau tonu te hanganga o te rawa i te wa e eke paihikara ana me te iti o nga huringa oro, e tika ana mo te haumarutanga -whakamahinga nui i roto i nga waka rererangi me nga waka pahihi.

Ko te hokohoko-ka puta mai i roto i te kiato o te hiko. Ko te ngaohiko whakahaere teitei ake a LTO ka whakaiti i te ngaohiko katoa o te pūtau ina honoa ki nga cathodes paerewa, ka whakaiti i te kaha. He rangahau i te tau 2024 i roto i te Energy & Environmental Materials i whakaatu te whakamahi a LTO i roto i nga ahuatanga tino haumaru -he nui ake te iti o te mate rere waiariki i runga i nga awangawanga kiato.

Ko nga anodes whakarewa Lithium ka pana te kaha aria ki te 3,860 mAh/g-neke atu i te tekau nga wa te tepe o te kauwhata. Engari kaua ki te pupuri i nga katote lithium i roto i te hanganga kaihautu, ko nga anodes whakarewa lithium ka tuu tika i te lithium ki runga i te mata i te wa e utu ana. Kei te whakamahere a LG Energy Solution ki te whakauru i nga anode whakarewa lithium i roto i nga punaha iti -i te mutunga o te tau 2027, ka toro atu ki nga tono kaha ake-i muri mai.

Kei te haere tonu te rangahau mo te whakahuri-momo anode ma te whakamahi i te waikura whakarewa me te phosphides, nga rauemi koranu -e uru ana ki te tine me te germanium, me nga pūhui anode waro. Ka noho tonu enei ki nga waahanga whanaketanga mai i te tau 2025.

Anode Material

Ko te hanga anode he maha nga waahanga tika ahakoa te momo rauemi.

Ka whakahiatohia nga rawa mata ki roto i nga puhui anode kaha, katahi ka kuia ki roto ki nga paura pai, ka konatunatua ki nga here me nga taapiri whakahaere hei hanga slurries. Mo nga anode kauwhata, ka whakakakahu nga kaihanga i tenei parapara ki nga kaikohi konumohe parahi. Ka haere nga pepa whakakikorua ki roto i nga oumu whakamaroke ki te tango whakarewa me te mau i te piri o nga rawa. Ko te mahinga maramataka ka kopaki me te whakaene i te paninga na roto i nga roera, ka whakarite kia rite te matotoru me te piri tika.

Ko nga hiato graphite Silicon -e hiahia ana ki etahi atu tukatuka hei whakahaere i te roha rōrahi. Ko nga tikanga matatau kei roto ko te hanga hiona ki roto i nga matūriki i raro i te 100 nanometera, ka pania te hiraka ki te anga waro hei aukati i te roha, me te whakauru i te kirika ki roto i nga matrices graphite pore. Ka taea e nga tikanga whakangao kohu matū te hanga i te tauine nano -karakia riterite kua marara ki roto i nga hanganga waro, ahakoa he uaua ake te hanga.

Anode Material

Ko nga rauemi anode whai hua me tutuki etahi whakaritenga whakataetae.

Raukaha Motuhake: He nui ake te kaha o nga rauemi e penapena ana i te kaha mo ia waahanga taumaha. Ahakoa te nui o te kauwhata i te 360 mAh/g i roto i te mahi, ko nga hiato waro ka tukuna i tenei wa 450-500 mAh/g i nga tauine ahumahi.

Te Kawenga Hiko: Ko nga rawa e tika ana te neke irahiko hei whakaiti i te ngaronga hiko. Ko te pai o te kawe o te Graphite he mea pai, ko te silicon parakore e hiahia ana ki nga taapiri waro, paninga ranei hei pupuri i te rere o naianei.

Te Pumautanga Hanganga: Ko nga rawa me mau tonu te whakauru lithium me te tangohanga me te kore e paheke. He pai te pupuri a te kawhata i te hanganga, engari ko te roha o te silicone me whai hoahoanga hiato kia kore e pakaru.

Te Huringa Tuatahi: Ko te huringa utu tuatahi ka hanga he paparanga -electrolyte interphase (SEI) totoka ka pau te lithium karekau e huri. He iti ake te kaha o te huringa tuatahi-he iti ake te kaha e waatea ana. I te nuinga o te wa ka eke te graphite ki te 90-93% te kakama tuatahi, ko nga rauemi silicon i nga wa o mua ka taka ki te 70-85%.

Porohita Ora: E 800-1,200 nga huringa utu me te 80% te pupuri kaha. He ngawari te nui atu o te graphite i tenei tohu. Kua pai ake nga hiato-waohanga mai i te 300-500 huringa ki te 800-1,200 huringa na roto i nga tikanga tukatuka matatau i whakawhanakehia i waenga i te 2023-2025.

Ko te maakete rauemi anode i eke ki te $3.5 piriona i te tau 2024 me nga kaupapa ki te $14.7 piriona i te tau 2034, ka piki ki te 15.7% ia tau e ai ki nga InsightAce Analytics. Ko tenei roha e whai tika ana me te tango waka hiko me te matiti-te whakatakotoranga putunga hiko.

Ko nga rauemi anode e tohu ana i te 10-15% o nga utu pūtau pākahiko lithium-katote, ka whakatauritea ki te wahanga 30-40% o nga rauemi cathode. I te tau 2024, ka heke iho nga utu mo te pākahiko 20% ki te $115/kWh-te tino hekenga mai i te tau 2017. E ai ki a BloombergNEF tenei na te kaha o te hanga pūtau, te ohanga o te tauine, me te iti o nga utu whakarewa.utu pākahiko Lithiumi Haina i tae ki te $94/kWh, ko te US me nga utu Pakeha i rere 31% me te 48% teitei ake.

Ko tenei pehanga utu ka pa ki te ohanga rawa anode. He iti ake te utu o te graphite taiao i nga momo waihanga na te iti o nga whakaritenga tukatuka. -Siliconic composites carbon composites i tenei wa tata ki te 750,000 CNY mo ia tana i Haina, me whakaheke ki te 110,000-170,000 CNY mo ia tana mo te oranga ohaoha ki te graphite i te 50,000-80,000 CNY mo ia tana.

Ko te hononga i waenga i nga utu anode me nga utu pākahiko ka hanga i nga hihiko uaua. I te mea ka kuitihia e nga kaihanga pākahiko nga tawhē ki te pupuri i nga wahanga o te maakete i te tau 2025, ka neke te pehanga ki runga ki nga kaiwhakarato rauemi. Ka whakautu nga kaihanga anode ma te arotau i te pai o te whakaputa me te whai i nga rauemi whakatipuranga e whai ake nei e whakatika ana i te utu moni na roto i nga painga mahi.

He tino rerekee te utu o nga rawa. I heke iho te utu o te Lithium carbonate mai i te $70,000 mo ia tana i te tau 2022 ki raro iho i te $15,000 i te tau 2024. Ahakoa he nui ake te lithium o nga rauemi cathode, ka pa tonu enei huringa utu ki te hanga anode na roto i nga utu electrolyte me te aukati i nga mekameka tuku.

Ko Haina te rangatira o te hanga rauemi anode, te hanga i nga tupono ki te kuhukuhu i tohe ai te US Department of Energy me te Komihana a Europi ki te whakarārangi i te kauwhata māori hei rauemi whakahirahira. I te tau 2024, tata ki te 90% o te whakaputanga anode kauwhata o te ao.

Kei te piki haere te kaha whakangao o te Tai Hauauru engari he iti tonu. Ko nga kaihanga o Amerika ki te Raki penei i a Syrah Resources, Northern Graphite, me Nouveau Monde kei te whakawhanake i nga mekameka tuku, me nga kaitakaro Pakeha tae atu ki a Talga Resources me Vianode. Ko enei mahi ka pa ki nga wero e rite ana ki nga utu whakangao Hainamana i te wa e tutuki ana nga whakaritenga pumau.

E ai ki nga tatauranga SMM, kua eke te hanga anode kauwhata a Haina ki te 1.845 miriona tana i te tau 2024, kua piki ake i te 14% tau-i runga i-tau. Ko te kauwhata Artificial te tohu 90.6% o tenei pukapuka i te mea ka tono nga kaihanga i nga hangarau matatau penei i te kauwhata haere tonu hei whakahaere i nga utu. Na te herenga ki te kaweake kauwhata maaori i pana etahi o nga kaihoko o tawahi ki te kauwhata horihori, ka piki ake te wahanga o te maakete.

Ko nga tono rereke e tono ana i nga ahuatanga anode rereke.

Ko nga pākahiko waka hiko e aro nui ana ki te kiato o te hiko me te utu tere. Ka awhina a Silicon{1}}doped graphite anodes ki te whakawhānui ake i te awhe taraiwa, me te mea ka piki haere nga ihirangi silicon i te mea ka pai ake nga otinga roha. Kua panuitia e Tesla, BMW, me etahi atu miihini nga hononga ki nga kaihanga anode silicon mo te whakatinanatanga i waenga i te 2025-2027.

Ko te hikohiko kaihoko ka whakataurite i te kiato o te hiko me te oranga o te huringa me te haumaru. Ko nga waea atamai me nga pona rorohiko e whakamahi ana i nga anodes graphite tino pai e kawe pono ana i nga huringa utu 500-1,000 puta noa i nga tau maha o te whakamahinga.

Matiti-arahi pūnaha rokiroki pūngao e whakanui ana i te ora huringa me te utu i runga i te kiato pūngao na te mea he iti noa iho nga herenga mokowhiti. He maha nga wa ka whakamahia e enei tono nga cathodes LFP (lithium iron phosphate) ka honoa ki nga anode kauwhata mo te -wa roa. Ko etahi o nga whakaurunga ka tuhura i nga anode LTO kei reira te haumaru me te roa o te oranga e tika ai nga utu teitei ake.

Ko nga rangahau i whakaputaina i roto i nga Purongo Putaiao i Hui-tanguru 2024 i whakaatu i te hanga anode i runga i te koiora na roto i te kauwhata catalytic o te biochar. Ma te whakamahi i te trimetallic hybrid catalyst (nickel, iron, and manganese), ka eke nga kairangahau ki te 89.28% te tohu graphitization me te 73.95% reiti hurihanga, e tuku ana i tetahi huarahi tauwhiro ki te petroleum-graphite.

Ko te ahu whakamua Nanostructuring kei te whakapai tonu i te mahi anode silicon. Ko etahi o nga tikanga ko te hanga waea nano silicon e hono ana ki nga kaikohi o naianei, te whakakao hiraka ki roto i nga anga graphene, me te hoahoa i nga hanganga matūriki anga matua. I araihia e Group14 Technologies tetahi hiato waro-he 50% teitei ake i te graphite tikanga.

Ko nga hangarau whakakikorua mata e whakatika ana i te koretake o te paparanga SEI. He pai ake te pai ake o nga kaikoi here penei i te waikawa polyacrylic me te carboxymethyl cellulose ki nga huringa rōrahi o te silicon i whakaritea ki te polyvinylidene fluoride tuku iho. Ko nga taapiri hiko hou e awhina ana ki te hanga i nga paparanga SEI e kore e pakaru i te wa roha-nga huringa whakaheke.

Anode Material

Ma te mohio ki nga rawa anode me tirotiro i nga inenga mahi motuhake e whakatau ana i te -te whanonga pākahiko o te ao.

Kei roto i te pākahiko atamai he 15-20 karamu o nga rawa anode. Ma te whakamahi i te kauwhata i te 350 mAh/g te kaha tonu, ka whakawhiwhia tenei ki te 5.25-7 Wh o te katoa o te hiko o te pākahiko. Ko te huri ki te 10% hiato silicon i te 450 mAh/g ka piki ake tenei ki te 6.75-9 Wh-he 20-25% te pikinga.

Ko te kaha ki te utu tere ka whakawhirinaki ki nga ahuatanga anode. Ka taea e te Graphite te tango i nga reiti utu huri noa i te 1C (ka whakakiia te utu i roto i te haora kotahi), me nga hanganga matatau ka eke ki te 2-3C. Ko nga rawa Silicon e oati ana he nui ake nga reiti na te tikanga tukunga mata o te lithium, kaua ki te whakamaarama i nga paparanga kauwhata.

He rereke te mahinga o te pāmahana i runga i te papanga. Ko nga anode kauwhata ka tupono ki te whakakikorua lithium i nga mahana i raro i te 0 nga nekehanga, kei reira nga putunga lithium hei konganuku, kaua ki te whakawhiti tika. Ka puta mai he morearea haumaru. Ka mau tonu te mahi a LTO ki te -30 nga nekehanga, e pai ana mo nga tono rangi-makariri ahakoa he iti ake te kiato o te hiko.

Ka arotakehia e nga kaihanga pākahiko nga rauemi anode ma nga tikanga paerewa. Ko nga huringa hanga i te 0.1C ka whakatau i te kaha turanga me te hanga paparanga SEI. Ka whakamatauhia te kaha o te reiti i te utu me te tuku i nga ia e piki haere ana (0.5C, 1C, 2C, 3C) hei aromatawai i te tuku hiko. He maha nga rau ki te mano tini o nga huringa tukunga utu i runga i nga reiti me te pāmahana.

Kei roto i nga tikanga whakamaarama matatau ko te X-ray te whakamaarama mo te wetewete i te hanganga karaihe, te karapa irahiko moroiti mo te matūriki matūriki, me te hiiwhiowhio impedance hiko mo te mohio ki te aukati me te whakawhiti utu. Ko enei inenga ka awhina i nga kaihanga ki te arotau i te rahi matūriki, te hanga, te horahanga mata, me nga tawhā paninga.

Ko te tohatoha rahi matūriki ka pa ki te mahi. Ko nga matūriki nui ake ka whakaiti i te horahanga o te mata, ka whakawhäiti i nga nekehanga tauhohenga engari ka pai ake te -huringa tuatahi. Ko nga matūriki iti ka piki ake te reiti tauhohenga engari ka nui ake te horahanga mata mo nga tauhohenga taha kore e hiahiatia. Ko te nuinga o nga Kaihanga ka aro ki nga tohatoha rahi motuhake kua arotauhia mo o raatau tono, i te nuinga o te waa i roto i te awhe 10-20 micrometer mo te kauwhata.

Kei te tere haere tonu te mara rauemi anode i te wa e piki haere ana te hiahia o te pākahiko. Ka noho rangatira tonu te graphite i roto i te waa waenga na te mea he pai nga utu me nga mekameka tuku pakeke. Ka piki haere te whakauru a Silicon i te wa e whakaoti ana nga kaihanga i nga wero whakawhanui. Kei te tatari-nga rauemi whakatipuranga penei i te whakarewa lithium i roto i nga paipa whanaketanga mo nga otinga pakaruhanga ki o raatau arai hangarau.

Nga Taketake matua

Ko nga rauemi anode te irahiko kino i roto i nga pākahiko ka puta te waikura, me te kauwhata kei te 98% te wahanga o te maakete na tona kaha 372 mAh/g me te utu-

Ka tuku a Silicon i te 10x teitei ake te kaha ariā i te 3,600+ mAh/g engari ka anga ki te 300-400% nga wero roha rōrahi e whakawhāiti ana i te ihirangi silicon arumoni ki raro i te 8% i roto i nga hanganga hiato mai i te tau 2025

I heke te utu o te pākahiko 20% i te tau 2024 ki te $115/kWh, me nga taonga anode e tohu ana i te 10-15% o te katoa o nga utu pākahiko me te pehanga utu i te wa e whakataetae ana nga kaihanga ki nga tawhē.

Ko te maakete rauemi anode e kiia ana ka tipu mai i te $3.5 piriona i te tau 2024 ki te $14.7 piriona i te tau 2034, i peia e te tango waka hiko me te roha rokiroki hiko.

-nga rauemi reanga e whai ake nei tae atu ki nga hiato hiato hiato{1} teitei me nga anode whakarewa lithium e whai ana ki te hokohoko i waenga i te 2025-2027, me nga kaihanga nui penei i a LG Energy Solution me POSCO Future M e arahi ana i nga mahi whanaketanga.