Вступ до класифікації та переваг та недоліків автомобільних батарей

Автомобільні акумулятори є основними компонентами електромобілів. Акумулятори різних технічних маршрутів значно відрізняються за продуктивністю, вартістю та застосовними сценаріями. Далі наведено аналіз основних класифікацій та їх переваг та недоліків.

1. Літій-іонні батареї (основна технологія)

Літій-іонні живлення акумуляторів, які називаються літієвими акумуляторами,-це акумулятори, які використовують літієвий металевий або літієвий сплав як негативні електроди-матеріали та неводні електролітні розчини.

1. Тринні літієві батареї (NCM/NCA)
Катодні матеріали: оксиди нікелю (Ni), кобальту (CO), марганцю (MN) або алюмінію (AL).

Переваги:

Висока щільність енергії (200-300 WH/кг) і довгий діапазон водіння;

Хороші низькотемпературні показники (все ще можуть підтримувати високу потужність при -20 ступеня);

Сильна швидка зарядка.

Недоліки:

Висока вартість (залежить від дефіцитних металів, таких як кобальт та нікель);

Погана термостабільність (легка в термічній втік, що вимагає складного захисту BMS);

Життя короткого циклу (приблизно 1000-2000 разів).

Застосування: Пасажирські машини високого класу (наприклад, Tesla та Nio).

2. Літієвий залізний фосфатний акумулятор (LFP)
Катодний матеріал: літієвий залізний фосфат.

Переваги:

Висока безпека (хороша висока стабільність температури, непроста для вибуху);

Життя довгих циклів (3000-5000 рази);

Низька вартість (без залежності від ресурсів кобальту та нікелю).

Недоліки:

Низька щільність енергії (150-200 WH/кг);

Погана низька температура (-10 ємність ступеня значно падає);

Платформа низької напруги, більше комірок потрібно підключити послідовно.

Застосування: Електричні транспортні засоби з низьким класом, комерційні транспортні засоби (наприклад, батареї Byd Blades).

3. Інші літій-іонні батареї
Оксид кобальту літію (LCO): висока щільність енергії, але висока вартість та погана безпека, в основному використовуються в побутовій електроніці.

Оксид марганцю літію (LMO): низька вартість, хороша безпека, але коротке життя, що використовується в гібридних моделях.

2. Нікель-металевий гідридний акумулятор (перехідна технологія)

Нікель-металевий гідридний акумулятор-це вторинний акумулятор, який можна зарядити та виписати неодноразово. Це новий тип зеленого акумулятора, розроблений у 90-х роках для заміни традиційних акумуляторів нікель-кадмію.

Переваги:

Висока безпека (опір перезарядки/розряду);

Хороша низька температура (доступна на -30 ступінь);

Захист навколишнього середовища (без забруднення важких металів).

Недоліки:

Низька щільність енергії (60-120 WH/кг);

Висока ставка самообанкрана (близько 30% на місяць);

Висока вартість (містить рідкісні метали).

Застосування: гібридні транспортні засоби (такі як Toyota Prius), залізничний транзит, резервні батареї, розумні будинки.

3. Акумулятор свинцю (поступово усувається)

Класифікація: Звичайна свинцева акумулятор, AGM (вдосконалена).

Переваги:

Надзвичайно низька вартість (зріла технологія);

Хороші показники розряду високої швидкості (підходять для початкового джерела живлення).

Недоліки:

Надзвичайно низька щільність енергії (30-50 WH/кг);

Життя короткого циклу (300-500 рази);

Сильне забруднення (містить свинцю та сірчану кислоту).

Застосування: Низькошвидкісні електромобілі, запуски батарейних батарей.

4. Твердотільні акумулятори (майбутні технології)
Твердотільні акумулятори можна розуміти як акумулятори за допомогою суцільних електролітів. Твердотільні акумулятори не є розпущеними, не виробляють рідкі електроліти і не є корозійними. Тому вони є ефективним способом вирішення проблем безпеки акумулятора.

Технічні особливості: Замініть рідкі електроліти твердими електролітами.

Переваги:

Висока теоретична щільність енергії (400+ wh/кг);

Значно покращена безпека (без витоку, не розгортається);

Довгий цикл життя (до 10, 000 разів).

Недоліки:

Надзвичайно висока вартість (складний виробничий процес);

Проблеми з імпедансу інтерфейсу, які слід вирішити;

Ще не комерціалізується у великих масштабах.

Прогрес: очікується, що Toyota, CATL та інші компанії будуть масово виробляти до 2030 року.

5. Натрій-іонний акумулятор (нова технологія)

Переваги:
Багата сировина (широкі ресурси натрію);

Відмінна низька температура (80% ємність при -40 ступеня);

Низька вартість (на 30% нижча за літієве фосфат заліза).

Недоліки:

Низька щільність енергії (100-160 WH/кг);

Життя циклу потрібно вдосконалити (наразі близько 2, 000 разів).

Застосування: зберігання енергії, низькошвидкісні електромобілі (CATL випустив продукцію).

6. Паливний елемент (енергія водню)
Паливний елемент-це пристрій для виробництва електроенергії, який безпосередньо перетворює водневий та кисень з високою чистотою в електричну енергію за допомогою хімічних реакцій.

Принцип: Створіть електроенергію за допомогою реакції водню-кисню, а продукт-вода.

Переваги:

Надзвичайно висока щільність енергії (зберігання водню в 10 разів перевищує літієві батареї);

Швидке гідрування (3-5 хвилини);

Нульові викиди.

Недоліки:

Висока вартість (платиновий каталізатор, технологія зберігання водню);

Відсутність інфраструктури (мало станцій гідрування);

Виробництво водню покладається на викопну енергію.

Застосування: Комерційні транспортні засоби, важкі вантажівки (наприклад, Toyota Mirai).

Таблиця порівняння підсумків

Тенденції та виклики
Короткий термін: літієвий фосфат заліза (зниження витрат) та потрійне літію (довгий час акумулятора) співіснують;

Середньостроковий термін: іонні батареї натрію доповнюють ринок низького класу, а твердотільні акумулятори поступово комерціалізуються;

Довгостроковий: водневі паливні елементи можуть стати основною силою важких вантажних автомобілів/авіації, але вони покладаються на зрілість ланцюга зеленої водневої промисловості.