Uvod u klasifikaciju i prednosti i nedostaci automobila

Automobilske baterije su temeljne 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. Litij-ionske baterije (glavna tehnologija)

Litij-ionske napajačke baterije, koje se nazivaju litijevim baterijama, su baterije koje koriste litij metal ili litij legura kao negativne elektrode i nevodne otopine elektrolita.

1. Ternarne litijeve baterije (NCM\/NCA)
Katodni materijali: oksidi nikla (Ni), kobalt (CO), mangan (MN) ili aluminij (AL).

Prednosti:

Visoka gustoća energije (200-300 wh\/kg) i dugi raspon vožnje;

Dobre performanse niske temperature (još uvijek može održavati visoki kapacitet na -20 stupnju);

Snažna sposobnost brzog punjenja.

Nedostaci:

Visoki troškovi (ovisi o oskudnim metalima kao što su kobalt i nikl);

Loša toplinska stabilnost (lagana do termičkog bijega, koja zahtijeva složenu BMS zaštitu);

Život kratkog ciklusa (oko 1000-2000 puta).

Primjena: Putnički automobili vrhunskih klasa (poput Tesla i Nio).

2. Litijevo željezo fosfatna baterija (LFP)
Katodni materijal: litijev željezni fosfat.

Prednosti:

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

Život dugog ciklusa (3000-5000 puta);

Niski troškovi (bez ovisnosti o resursima kobalta i nikla).

Nedostaci:

Niska gustoća energije (150-200 wh\/kg);

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

Platforma niskog napona, više ćelija mora biti povezano u nizu.

Primjena: Električna vozila niskog razreda, komercijalna vozila (poput BYD Blade baterija).

3. Ostale litij-ionske baterije
Litij kobalt oksid (LCO): visoka gustoća energije, ali visoki troškovi i loša sigurnost, uglavnom se koristi u potrošačkoj elektronici.

Litij mangan oksid (LMO): niska troškova, dobra sigurnost, ali kratak život, koji se koristi u hibridnim modelima.

2. Nikl-metal hidridna baterija (prijelazna tehnologija)

Nikl-metal hidridna baterija sekundarna je baterija koja se može puniti i isprazniti više puta. To je nova vrsta zelene baterije razvijena u 1990-ima kako bi zamijenila tradicionalne baterije nikla-kadmij.

Prednosti:

Visoka sigurnost (otpor prekomjernog punjenja\/pražnjenja);

Dobre performanse niske temperature (dostupno na -30 stupnju);

Zaštita okoliša (bez onečišćenja teških metala).

Nedostaci:

Niska gustoća energije (60-120 wh\/kg);

Visoka stopa samo-otpuštanja (oko 30% mjesečno);

Visoki troškovi (koji sadrže rijetke metale).

Aplikacije: Hibridna vozila (poput Toyota Prius), Rail Transit, rezervne baterije, pametne domove.

3. Baterija s olovom (postupno eliminirana)

Klasifikacija: obična baterija s olovnim kiselinama, AGM (poboljšana).

Prednosti:

Izuzetno nizak trošak (zrela tehnologija);

Dobre performanse pražnjenja visoke stope (pogodno za početak napajanja).

Nedostaci:

Izuzetno niska gustoća energije (30-50 wh\/kg);

Život kratkog ciklusa (300-500 puta);

Jako zagađenje (sadrži olovnu i sumpornu kiselinu).

Primjena: Električna vozila s malim brzinama, baterije za pokretanje goriva.

4. STRANIČKE BATERIJE (buduća tehnologija)
Baterije čvrstog stanja mogu se shvatiti kao baterije pomoću čvrstih elektrolita. Baterije u čvrstom stanju su nezapaljive, ne proizvode tekuće elektrolite i nisu korozivne. Stoga su učinkovit način rješavanja problema sa sigurnošću baterije.

Tehničke značajke: Zamijenite tekuće elektrolite čvrstim elektrolitima.

Prednosti:

Visoka teorijska gustoća energije (400+ wh\/kg);

Uvelike poboljšana sigurnost (bez curenja, nezapamljivo);

Život dugog ciklusa (do 10, 000 puta).

Nedostaci:

Izuzetno visoki troškovi (složen proces proizvodnje);

Pitanja impedancije sučelja treba riješiti;

Još nije komercijalizirano u velikoj mjeri.

Napredak: Očekuje se da će Toyota, CATL i druge tvrtke masovne proizvode do 2030. godine.

5. Natrijev ionska baterija (tehnologija u nastajanju)

Prednosti:
Bogate sirovine (široki resursi natrija);

Izvrsne performanse niske temperature (80% kapaciteta na -40 stupnju);

Niski troškovi (30% niži od litij željeznog fosfata).

Nedostaci:

Niska gustoća energije (100-160 wh\/kg);

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

Primjene: Skladištenje energije, električna vozila male brzine (CATL je pustila proizvode).

6. gorivna ćelija (energija vodika)
Gorivna ćelija je uređaj za proizvodnju energije koji izravno pretvara vodik visoke čistoće i kisik u električnu energiju kemijskim reakcijama.

Načelo: Stvorite električnu energiju reakcijom vodikovog kisika, a proizvod je voda.

Prednosti:

Izuzetno visoka gustoća energije (skladištenje vodika je 10 puta veća od litijevih baterija);

Brzo hidrogeniranje (3-5 minute);

Zero emisije.

Nedostaci:

Visoki troškovi (platinasti katalizator, tehnologija skladištenja vodika);

Nedostatak infrastrukture (nekoliko hidrogeniranih stanica);

Proizvodnja vodika oslanja se na fosilnu energiju.

Primjena: komercijalna vozila, teški kamioni (poput Toyota Mirai).

Tablica sažetka usporedbe

Trendovi i izazovi
Kratkoročni: litijev željezni fosfat (smanjenje troškova) i ternarni litij (dugo trajanje baterije) koegzistiraju;

Srednjoročni: natrijeve ionske baterije nadopunjuju tržište niskog razreda, a baterije od čvrstog stanja postupno se komercijaliziraju;

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