Įvadas į automobilių baterijų klasifikaciją ir pranašumus bei trūkumus

Automobilių galios baterijos yra pagrindiniai elektrinių transporto priemonių komponentai. Įvairių techninių maršrutų baterijos labai skiriasi veiklos, išlaidų ir taikomų scenarijų. Toliau pateikiama pagrindinių klasifikacijų analizė ir jų pranašumai bei trūkumai.

1. Ličio jonų baterijos (pagrindinė technologija)

Ličio jonų galios baterijos, vadinamos ličio baterijomis, yra baterijos, kurios naudoja ličio metalo arba ličio lydinį kaip neigiamas elektrodų medžiagas ir nevandeninius elektrolitų tirpalus.

1. Ternary Ličio baterijos (NCM\/NCA)
Katodos medžiagos: Nikelio (Ni), kobalto (CO), mangano (MN) arba aliuminio (AL) oksidai.

Privalumai:

Didelis energijos tankis (200-300 wh\/kg) ir ilgas važiavimo diapazonas;

Geras žemos temperatūros našumas (vis dar gali išlaikyti didelę talpą -20 laipsniu);

Stiprios greito įkrovimo galimybės.

Trūkumai:

Didelės išlaidos (priklauso nuo menkų metalų, tokių kaip kobaltas ir nikelis);

Prastas šiluminis stabilumas (lengva šiluminis bėgimas, reikalaujant sudėtingos BMS apsaugos);

Trumpas ciklo gyvenimas (maždaug 1000-2000 laikai).

Taikymas: aukščiausios klasės keleiviniai automobiliai (tokie kaip „Tesla“ ir „NiO“).

2. Ličio geležies fosfato akumuliatorius (LFP)
Katodo medžiaga: ličio geležies fosfatas.

Privalumai:

Aukštas saugumas (geras aukštos temperatūros stabilumas, nėra lengva sprogti);

Ilgas ciklo gyvenimas (3000-5000 laikai);

Mažos išlaidos (nepriklausomybė nuo kobalto ir nikelio išteklių).

Trūkumai:

Mažas energijos tankis (150-200 wh\/kg);

Prastas žemos temperatūros našumas (-10 laipsnio talpa smarkiai sumažėja);

Žemos įtampos platforma, reikia sujungti daugiau ląstelių.

Taikymas: žemos klasės elektrinės transporto priemonės, komercinės transporto priemonės (pvz., BYD ašmenys).

3. Kitos ličio jonų baterijos
Ličio kobalto oksidas (LCO): didelis energijos tankis, tačiau didelės išlaidos ir prasta sauga, dažniausiai naudojama vartotojiškoje elektronikoje.

Ličio mangano oksidas (LMO): maža kaina, geras saugumas, tačiau trumpas gyvenimas, naudojamas hibridiniuose modeliuose.

2. Nikelio-metalo hidrido akumuliatorius (pereinamoji technologija)

Nikelio metalo hidrido akumuliatorius yra antrinė baterija, kurią galima įkrauti ir pakartotinai išleisti. Dešimtajame dešimtmetyje tai yra naujo tipo žalios baterijos, skirtos pakeisti tradicines nikelio-kadmio baterijas.

Privalumai:

Aukštas saugumas (perkrovimas\/atsparumas iškrovoms);

Geras žemos temperatūros našumas (galima esant -30 laipsniui);

Aplinkos apsauga (be sunkiųjų metalų taršos).

Trūkumai:

Mažas energijos tankis (60-120 wh\/kg);

Aukštas savęs mokesčio procentas (apie 30% per mėnesį);

Didelės išlaidos (turintys retų metalų).

Programos: Hibridinės transporto priemonės (tokios kaip „Toyota Prius“), „Rail Transit“, atsarginės baterijos, išmanieji namai.

3. Švino rūgšties baterija (palaipsniui pašalinama)

Klasifikacija: įprasta švino ir rūgšties akumuliatorius, AGM (patobulinta).

Privalumai:

Ypač mažos išlaidos (brandžios technologijos);

Geras aukšto lygio išleidimo efektyvumas (tinkamas pradiniam maitinimo šaltiniui).

Trūkumai:

Ypač mažas energijos tankis (30-50 wh\/kg);

Trumpo ciklo gyvenimas (300-500 laikai);

Sunki tarša (yra švino ir sieros rūgšties).

Taikymas: mažo greičio elektrinės transporto priemonės, degalų transporto priemonės pradinės baterijos.

4. kietojo kūno baterijos („Future Technology“)
Kietojo kūno baterijos gali būti suprantamos kaip akumuliatoriai, naudojant kietų elektrolitų. Kietojo kūno akumuliatoriai yra nedeginamos, negamina skystų elektrolitų ir yra nekorrozinės. Todėl jie yra veiksmingas būdas išspręsti akumuliatorių saugos problemas.

Techninės savybės: Skystųjų elektrolitų pakeiskite kietais elektrolitais.

Privalumai:

Aukštas teorinis energijos tankis (400+ wh\/kg);

Labai pagerinta sauga (nėra nuotėkio, nedegus);

Ilgas ciklo gyvenimas (iki 10, 000 laikai).

Trūkumai:

Ypač didelės išlaidos (sudėtingas gamybos procesas);

Sąsajos varžos problemos, kurias reikia išspręsti;

Dar nėra komercializuotas dideliu mastu.

Pažanga: Tikimasi, kad „Toyota“, „CATL“ ir kitos kompanijos masiškai masiškai pagamins produkciją iki 2030 m.

5. Natrio jonų akumuliatorius (kylanti technologija)

Privalumai:
Turtingos žaliavos (platus natrio ištekliai);

Puikus žemos temperatūros našumas (80% talpa esant -40 laipsniui);

Mažos išlaidos (30% mažesnė už ličio geležies fosfatą).

Trūkumai:

Mažas energijos tankis (100-160 wh\/kg);

Ciklo tarnavimo laikas turi būti pagerintas (šiuo metu apie 2, 000 laikai).

Programos: energijos kaupimas, mažo greičio elektrinės transporto priemonės (CATL išleido produktus).

6. Kuro elementas (vandenilio energija)
Kuro elementas yra energijos generavimo įtaisas, kuris per chemines reakcijas tiesiogiai paverčia didelio grynumo vandenilį ir deguonį į elektrinę energiją.

Principas: generuokite elektrą per vandenilio ir deguonies reakciją, o produktas yra vanduo.

Privalumai:

Ypač didelis energijos tankis (vandenilio kaupimas yra 10 kartų didesnis nei ličio baterijų);

Greitas hidrinimas (3-5 minutės);

Nulio išmetimo.

Trūkumai:

Didelės išlaidos (platinos katalizatorius, vandenilio kaupimo technologija);

Infrastruktūros trūkumas (nedaug hidrinimo stočių);

Vandenilio gamyba priklauso nuo iškastinės energijos.

Taikymas: Komercinės transporto priemonės, sunkieji sunkvežimiai (pvz., „Toyota Mirai“).

Santraukos palyginimo lentelė

Tendencijos ir iššūkiai
Trumpalaikis: ličio geležies fosfatas (išlaidų sumažinimas) ir trišalė ličio (ilgo akumuliatoriaus veikimo laikas) egzistuoja;

Vidutinis terminas: natrio jonų baterijos papildo žemos klasės rinką, o kietojo kūno baterijos palaipsniui komercializuojamos;

Ilgalaikis: vandenilio kuro elementai gali tapti pagrindine sunkiųjų sunkvežimių\/aviacijos jėga, tačiau jos priklauso nuo žaliosios vandenilio pramonės grandinės brandos.