Uvod u klasifikaciju i prednosti i nedostatke automobilskih baterija

Automobilske baterije su osnovne komponente električnih vozila. Baterije različitih tehničkih ruta značajno se razlikuju u performansama, troškovima i primjenjivim scenarijima. Slijedi analiza glavnih klasifikacija i njihovih prednosti i nedostataka.

1. Litijum-jonske baterije (glavna tehnologija)

Litijum-jonske baterije, nazive se litijumskim baterijama, baterije su koje koriste litijum-metal ili litijum-legure kao negativni materijali elektroda i nevokovna elektrolitna rješenja.

1. Ternarne litijumske baterije (NCM \/ NCA)
Katodni materijali: oksidi nikla (ni), kobalt (CO), mangan (MN) ili aluminijum (AL).

Prednosti:

Visoka gustina energije (200-300 - kg) i dugi raspon vožnje;

Dobre nisko-temperaturne performanse (još uvijek mogu održavati veliki kapacitet u {1}} stepen);

Snažna sposobnost brzog punjenja.

Nedostaci:

Visoki trošak (ovisi o oskudnim metalima poput kobalta i nikla);

Loša termička stabilnost (jednostavan za termički bijeg, zahtijeva kompleks zaštite BMS-a);

Život kratkog ciklusa (oko {0}} puta).

Primjena: Vrhovni putnički automobili (kao što su Tesla i Nio).

2. Litijum-željezo fosfatna baterija (LFP)
Katodni materijal: litijum gvožđe fosfat.

Prednosti:

Visoka sigurnost (dobra stabilnost visoke temperature, nije lako eksplodirati);

Život dugi ciklus (3000-5000 puta);

Niska cijena (bez ovisnosti o resursima kobalta i nikla).

Nedostaci:

Niska gustina energije (150-200 Wh \/ kg);

Loše performanse niskog temperature (-10 Kapacitet stupnja su značajno pada);

Platforma niskog napona, više ćelija trebaju biti povezane u seriju.

Primjena: električna vozila sa niskom krajnjem dijelu, komercijalna vozila (poput baterija Byd Blade).

3. Ostale litijum-jonske baterije
Litijum kobaltni oksid (LCO): visoka gustoća energije, ali visoki troškovi i loša sigurnost, uglavnom se koristi u potrošačkoj elektronici.

Litijum manganese oksid (LMO): Niski troškovi, dobra sigurnost, ali kratki život, koji se koristi u hibridnim modelima.

2. BILDEL-METAL HIDRDID baterija (tehnologija tranzicije)

Bik-metalna hidridna baterija je sekundarna baterija koja se može više puta napuniti i isprazniti. To je nova vrsta zelene baterije razvijena u 1990-ima za zamjenu tradicionalnih nikločarskih baterija.

Prednosti:

Visoka sigurnost (otpornost na dopunjavanje \/ pražnjenje);

Dobre performanse niske temperature (dostupno u -30 stepen);

Zaštita okoliša (zagađenje teškog metala).

Nedostaci:

Niska gustina energije (60-120 Wh \/ kg);

Visoka stopa samozaslovnog zalaganja (oko 30% mjesečno);

Visok trošak (koji sadrži rijetke metale).

Primjene: hibridna vozila (kao što su Toyota Prius), željeznički tranzitni, sigurnosne kopije, pametni domovi.

3. Olovna kiselina baterija (postepeno eliminirano)

Klasifikacija: Obična olovna baterija, AGM (poboljšano).

Prednosti:

Izuzetno niska cijena (zrela tehnologija);

Dobra visoke performanse pražnjenja (pogodno za pokretanje napajanja).

Nedostaci:

Izuzetno niska gustina energije (30-50 Wh \/ kg);

Život kratkog ciklusa (300-500 puta);

Teško zagađenje (sadrži olovo i sumpornu kiselinu).

Primjena: električna vozila sa niskim brzinama, vozilo za gorivo za pokretanje baterija.

4. Solid-State baterije (buduća tehnologija)
Solid-State baterije mogu se shvatiti kao baterije pomoću čvrstih elektrolita. Solid-State baterije nisu zapaljive, ne proizvode tekuće elektrolite i ne-korozivne su. Stoga su oni efikasan način rješavanja problema sa sigurnošću baterije.

Tehničke karakteristike: Zamijenite tečni elektrolite sa čvrstim elektrolitama.

Prednosti:

Visoka teorijska gustina energije (400+ Wh \/ kg);

Uvelike poboljšana sigurnost (bez curenja, nezapaljivog);

Dug životni vijek (do 10, 000 puta).

Nedostaci:

Izuzetno visoki trošak (složen proces proizvodnje);

Pitanja impedancije sučelja koji treba riješiti;

Još nije komercijaliziran u velikoj mjeri.

Napredak: Toyota, CATL i druge kompanije očekuje se da će masovno proizvoditi do 2030. godine.

5. Natrijum-jonska baterija (tehnologija u nastajanju)

Prednosti:
Bogate sirovine (široki natrijum resursi);

Izvrsne performanse sa niskim temperaturama (80% kapaciteta u -40 stepen);

Niska cijena (30% niža od litijum željeza fosfata).

Nedostaci:

Niska gustina energije (100-160 Wh \/ kg);

Život ciklusa treba poboljšati (trenutno oko 2, 000 puta).

Primjene: Skladište energije, električna vozila sa niskim brzinama (CATL su objavili proizvode).

6. SOPITELJSKA (vodonična energija)
Goriva ćelija je uređaj za proizvodnju električne energije koji izravno pretvara hidrogen visoke čistoće i kisik u električnu energiju kroz hemijske reakcije.

Princip: Stvaranje električne energije kroz reakciju hidrogen-kisika, a proizvod je voda.

Prednosti:

Izuzetno visoka gustoća energije (skladište vodikovo je 10 puta veća od litijumskih baterija);

Brza hidrogenacija (3-5 minuta);

Nula emisija.

Nedostaci:

Visoki trošak (platinasta katalizator, tehnologija skladištenja vodika);

Nedostatak infrastrukture (nekoliko hidroenacijske stanice);

Proizvodnja vodonika oslanja se na fosilnu energiju.

Primjena: komercijalna vozila, teški kamioni (kao što su Toyota Mirai).

Stol za usporedbu sažetka

Trendovi i izazovi
Kratkoročno: litijumsko gvožđe fosfat (smanjenje troškova) i ternarni litijum (dugi vijek trajanja baterije) koegzist;

Srednjoročni: Natrijum-jonski baterije nadopunjuju tržištu niskog kraja, a baterije sa čvrstom stanju postepeno se komercijaliziraju;

Dugoročno: vodovodičke gorivne ćelije mogu postati glavna sila teških kamiona \/ zrakoplovstva, ali oslanjaju se na zrelost lanca zelenog vodika.