Введение в классификацию и преимущества и недостатки автомобильных батарей

Автомобильные батареи являются основными компонентами электромобилей. Батареи различных технических маршрутов значительно различаются по производительности, стоимости и применимым сценариям. Ниже приведен анализ основных классификаций, их преимуществ и недостатков.

1. Литий-ионные батареи (основная технология)

Литий-ионные батареи, называемые литиевыми батареями, представляют собой батареи, в которых используются литий-металлические или литийные сплавы в качестве отрицательных электродных материалов и не вводных растворов электролита.

1. Торнарийные литиевые батареи (NCM/NCA)
Катодные материалы: оксиды никеля (Ni), кобальта (CO), марганца (Mn) или алюминия (Al).

Преимущества:

Высокая плотность энергии (200-300 wh/кг) и длительный диапазон вождения;

Хорошая низкотемпературная производительность (все еще может поддерживать высокую емкость при -20 степень);

Сильная способность быстрой зарядки.

Недостатки:

Высокая стоимость (зависит от дефицитных металлов, таких как кобальт и никель);

Плохая тепловая стабильность (простая в термическом бегстве, требующая сложной защиты BMS);

Короткий цикл срока службы (около 1000-2000 раз).

Применение: высококлассные легковые автомобили (такие как Тесла и Нио).

2. Аккумулятор с фосфатом лития железа (LFP)
Катодный материал: литий -железный фосфат.

Преимущества:

Высокая безопасность (хорошая высокая температурная стабильность, нелегко взорваться);

Длинный цикл срока службы (3000-5000 times);

Низкая стоимость (нет зависимости от ресурсов кобальта и никеля).

Недостатки:

Низкая плотность энергии (150-200 wh/kg);

Плохая низкая температурная производительность (-10 Степень значительно падает);

Платформа с низким напряжением, необходимо подключить больше ячеек последовательно.

Применение: низкоклассные электромобили, коммерческие транспортные средства (такие как Byd Blade Batteries).

3. Другие литий-ионные батареи
Литий -оксид кобальта (LCO): высокая плотность энергии, но высокая стоимость и плохая безопасность, в основном используется в потребительской электронике.

Оксид лития марганца (LMO): низкая стоимость, хорошая безопасность, но короткий срок службы, используемый в гибридных моделях.

2. Гидрид-батарея никеля-металлу (технология перехода)

Гидра на никель-металле-это вторичная батарея, которую можно заряжать и сбрасываться неоднократно. Это новый тип зеленой батареи, разработанной в 1990-х годах, для замены традиционных никель-кадмийских батарей.

Преимущества:

Высокая безопасность (сопротивление завышенной/выписки);

Хорошая низкая температурная производительность (доступна по адресу -30 степень);

Защита окружающей среды (без загрязнения тяжелых металлов).

Недостатки:

Низкая плотность энергии (60-120 wh/kg);

Высокая ставка самодействия (около 30% в месяц);

Высокая стоимость (содержит редкие металлы).

Приложения: гибридные транспортные средства (такие как Toyota Prius), железнодорожный транспорт, резервные батареи, умные дома.

3. свинцовая батарея (постепенно устраняется)

Классификация: обычная свинцовая аккумулятор, AGM (Enhanced).

Преимущества:

Чрезвычайно низкая стоимость (зрелая технология);

Хорошая высококачественная производительность разряда (подходит для начального источника питания).

Недостатки:

Чрезвычайно низкая плотность энергии (30-50 wh/kg);

Короткий цикл срока службы (300-500 times);

Тяжелое загрязнение (содержит свинцовую и серную кислоту).

Применение: низкоскоростные электромобили, запуск топливных транспортных средств.

4. Твердовые батареи (будущие технологии)
Твердовые батареи можно понимать как батареи с использованием твердых электролитов. Твердовые аккумуляторы не являются фломерами, не производят жидкие электролиты и не являются коррозионными. Поэтому они являются эффективным способом решения проблем безопасности аккумулятора.

Технические функции: замените жидкие электролиты на твердые электролиты.

Преимущества:

Высокая теоретическая плотность энергии (400+ wh/kg);

Значительно улучшенная безопасность (без утечки, неплохая);

Длинный цикл срока службы (до 10, 000 раз).

Недостатки:

Чрезвычайно высокая стоимость (сложный производственный процесс);

Вопросы импеданса интерфейса должны быть решены;

Еще не коммерциализируется в больших масштабах.

Прогресс: Toyota, Catl и другие компании, как ожидается, будут массовыми продуктами к 2030 году.

5. батарея натрия ион (новая технология)

Преимущества:
Богатое сырье (широкие натриевые ресурсы);

Отличная низкотемпературная производительность (емкость 80% при -40 степень);

Низкая стоимость (на 30% ниже, чем литий -фосфат).

Недостатки:

Низкая плотность энергии (100-160 wh/kg);

Срок службы цикла должен быть улучшен (в настоящее время около 2, {1}} раз).

Применение: хранение энергии, низкоскоростные электромобили (CATL выпустил продукты).

6. Топливный элемент (энергия водорода)
Топливные элементы-это устройство производства электроэнергии, которое непосредственно преобразует водород и кислород с высокой точкой в ​​электрическую энергию посредством химических реакций.

Принцип: генерировать электричество посредством реакции водородного кислорода, а продукт-это вода.

Преимущества:

Чрезвычайно высокая плотность энергии (хранение водорода в 10 раз больше, чем у литиевых батарей);

Быстрое гидрирование (3-5 минуты);

Нулевые выбросы.

Недостатки:

Высокая стоимость (платиновый катализатор, технология хранения водорода);

Отсутствие инфраструктуры (несколько станций гидрирования);

Производство водорода зависит от ископаемой энергии.

Применение: коммерческие транспортные средства, тяжелые грузовики (такие как Toyota Mirai).

Сводная таблица сравнения

Тенденции и проблемы
Краткосрочный: литий -фосфат железа (снижение затрат) и тройной литий (длительный срок службы батареи) сосуществуют;

Среднесповедование: ионные батареи натрия дополняют рынок низкого уровня, а твердотельные батареи постепенно коммерциализируются;

В долгосрочной перспективе: водородные топливные элементы могут стать основной силой тяжелых грузовиков/авиации, но они полагаются на зрелость цепочки индустрии зеленого водорода.