Interpretación del desarrollo de la tecnología de baterías eléctricas.

El año pasado, se publicó la prohibición global de los camiones de combustible, lo que permitió a las personas darse cuenta de que se acerca la era de los vehículos de nueva energía, y los vehículos eléctricos puros, los híbridos enchufables, los vehículos de celda de combustible, etc. ¿unos años? El tema principal es, por un lado, la estrategia global, la política y otros aspectos del soporte, por otro lado, la mejora continua de la tecnología de la batería de energía, una mayor duración de la batería, un tiempo de carga más corto, directamente relacionado con las necesidades de desplazamiento del usuario, de modo que Vienen vehículos de nueva energía Ven a nosotros y reemplaza el coche de combustible tradicional en el futuro, que es inseparable de los viajes diarios de todos. Así que hay lo que dice la gente: "El desarrollo de vehículos de nueva energía es el desarrollo de tecnología de baterías".

Baterías de plomo ácido

Los vehículos eléctricos puros se utilizaron por primera vez en baterías de plomo-ácido, el plomo y sus óxidos se utilizaron como materiales de electrodos y las soluciones de ácido sulfúrico como electrolitos. Esta es la fuente de energía para la mayoría de las bicicletas eléctricas en la actualidad, y el bajo costo es su mayor ventaja, pero debido a que la densidad de energía de las baterías de plomo-ácido es baja, lo que trae consigo problemas como gran volumen y poca capacidad. No puede cumplir con el control de un automóvil por su propio peso, el consumo de fuerza motriz y la vida útil de más de 10,000 kilómetros por año. Usado en automóviles de producción y finalmente eliminado por los fabricantes de automóviles.

Paquete de baterías de plomo-ácido de embalaje sellado

Baterías de NiMH

Las baterías de hidruro metálico de níquel están muy cerca de nuestra vida diaria. Es muy común escuchar pequeños electrodomésticos como cepillos de dientes recargables desde los primeros días. El electrodo positivo es un compuesto de níquel-hidrógeno y el electrodo negativo es un hidruro metálico. Se comparan la densidad de energía y el número de tiempos de carga y descarga. La batería de plomo-ácido tiene una pequeña mejora y el electrolito no es inflamable, la seguridad está garantizada y el proceso de fabricación está maduro. BYD es el segundo fabricante de baterías de níquel-hidrógeno más grande del mundo antes de que se construya el automóvil.

Paquete de baterías de NiMH

Sin embargo, debido a la eficiencia de carga general de las baterías de hidruro metálico de níquel, hay efectos de memoria de la carga, voltaje de funcionamiento bajo (no se puede usar carga rápida de alto voltaje) y no es adecuado para una sola fuente de alimentación de automóviles, y es adecuado para trabajos con motores auxiliares. Lo mejor que se puede hacer en esta área es Toyota. El sistema híbrido utiliza un motor Atkinson + paquete de baterías de NiMH. El motor Atkinson en sí tiene la ventaja de una alta eficiencia en el rango de velocidad intermedia, pero también tiene el problema de la velocidad baja y alta. Las baterías de Ni-MH son solo una gran ayuda para resolver el problema de la falta de energía de arranque y de alta velocidad.

Desde el uso generalizado de baterías de litio, las baterías de hidruro metálico de níquel también se han reemplazado por completo en el automóvil, como el nuevo sistema híbrido de Toyota que ha adoptado una combinación más eficiente de motor + batería de litio. En comparación con las baterías de litio, la capacidad de las baterías de níquel e hidruro metálico, la vida útil del ciclo de carga y la protección del medio ambiente no son dominantes, y la ventaja de costos también se ve debilitada por el desarrollo de las baterías de litio. Esta es la razón por la que las baterías de hidruro metálico de níquel se han retirado gradualmente del campo de la automoción. Dónde.

Batería de Litio

La batería de litio es la opción principal de los vehículos de nueva energía en esta etapa. Los compuestos de litio (manganato de litio, fosfato de hierro y litio, etc.) se utilizan como materiales de electrodos. El grafito se utiliza como material de ánodo. Sus ventajas son alta densidad de energía, pequeño volumen, peso ligero y eficiencia de carga. elevado. El factor principal que determina el tipo o rendimiento de la batería de litio radica en el material de los dos polos de la batería. El material del electrodo positivo es la clave en la etapa actual, como el fosfato de hierro y litio convencional, el cobaltato de litio en el material ternario, el níquel cobalto manganeso, etc. Hay diferencias en muchas dimensiones, como el costo, la carga y descarga a baja temperatura. , y seguridad.

Paquete de baterías de litio de GM Group

Pero independientemente de cualquier tipo, todos los paquetes de baterías de litio se enfrentarán al "enemigo natural" de las bajas temperaturas. Aunque la temperatura de funcionamiento óptima de los diferentes tipos de baterías de litio es diferente, la actividad de los iones de litio que acompañan al rango inferior al óptimo se reduce y el impacto en el rango de crucero es relativamente grande, lo que también se refleja en nuestras pruebas anteriores: Vehículos eléctricos equipado con paquetes de baterías de litio, la vida real en el invierno del norte, solo puede alcanzar más del 60% de la vida teórica, hasta el 70%.

Resultados de la prueba de kilometraje límite Tengshi EV400

El impacto negativo de la baja temperatura no está bien resuelto por la propia batería. Por lo tanto, muchos fabricantes de automóviles han intentado calentar la batería y aumentar el sistema de control de temperatura solo para la batería de potencia. La mayoría de los modelos de marca que adoptan este enfoque tienen un cierto efecto de mitigación, pero el efecto real sigue siendo una excelente solución, porque algunos sistemas de control de temperatura de vehículos eléctricos consumen más energía que la temperatura baja.

Emgrand EV450 equipado con la versión 2.0 del sistema de gestión de control de temperatura inteligente de batería de isotiocianato

Lo que se puede esperar a este respecto es que GM ya ha cooperado intencionalmente con LG Group de Corea del Sur para comprar productos que están equipados con múltiples componentes de temperatura controlada directamente dentro del paquete de baterías, no solo para disipar la batería como está ahora, sino también estar frío. El clima aumenta la temperatura de la batería. Vale la pena esperar el aterrizaje de esta tecnología. Se informa que la próxima ronda de GM de autos nuevos híbridos enchufables y eléctricos puros se utilizará para reemplazar los paquetes de baterías que actualmente suministra la marca Hitachi.

Pila de combustible de hidrógeno

Todo el mundo sabe que el H2 + O2 quema el agua final, por lo que el hidrógeno es una fuente de energía limpia ideal. En el caso del hidrógeno en sí, la combustión puede liberar mucha energía, el rendimiento a baja temperatura es bueno, la eficiencia de hidrogenación más importante es alta, la hidrogenación puede viajar más de 600 kilómetros en solo 5 minutos, y estos datos tienen margen de mejora. , arriba Estos son muy superiores a las baterías de litio existentes.

En cuanto a la inversión en vehículos de pila de combustible de hidrógeno, las empresas automovilísticas de Japón y Corea del Sur ya han comenzado a investigar, y ahora han invertido en los mercados de sus respectivos países a pequeña escala. Por ejemplo, los vehículos modernos de pila de combustible de hidrógeno NEXO que probé antes del Festival de Primavera han sido extensos. Usado en los Juegos Olímpicos de Invierno de PyeongChang y salió a la venta.

Vehículo de pila de combustible de hidrógeno Hyundai NEXO

¿Y por qué el hidrógeno es tan bueno, por qué no promoverlo? Porque es demasiado difícil obtener hidrógeno con la tecnología actual. Todo el mundo ha aprendido que el agua electrolizada puede obtener hidrógeno, pero consume energía eléctrica para electrolizar el agua y luego quema hidrógeno para finalmente convertirse en agua. El consumo de energía y la pérdida de este proceso no son tan buenos como cargar baterías de litio directamente, y el costo es demasiado alto. El costo y el proceso son más adecuados para la extracción de petróleo y gas natural, pero la cantidad no es grande, por lo que el vehículo de celda de combustible "solo huele su nombre y es difícil de promocionar".

Batería de grafeno

Para la discusión de la batería de energía de los vehículos de nueva energía en el futuro, la más confiable y más discutida es la batería de grafeno. La traducción de algunas perspectivas profesionales es: hay dos formas de utilizar este material en combinación con baterías de litio. El material compuesto de grafeno se utiliza como agente conductor de la batería de litio, y el segundo se utiliza directamente como electrodo negativo. El efecto es aumentar la actividad de la batería de litio, mejorando así el rango de crucero y la velocidad de carga del vehículo eléctrico.

Batería de litio-oxígeno de esponja carbonizada con grafeno

Las baterías de grafeno pueden resolver eficazmente el tablero corto de las baterías de litio, y las características del producto están directamente relacionadas con los usuarios de vehículos de nueva energía. Los beneficios de este material son realmente grandes, y Samsung de Corea del Sur ya anunció la tecnología, pero el costo es un gran cuello de botella. La adquisición de grafeno no es fácil. En los primeros días, era un material utilizado en el campo aeroespacial. Cuando, la forma de reducir costos será un gran problema para que este producto de alta calidad "vuele a los hogares de la gente común", y varios fabricantes de automóviles no han anunciado planes para hacer esfuerzos en este sentido.

En pocas palabras, el principio de funcionamiento de un vehículo eléctrico puro es "cargar electricidad directa", y el vehículo de pila de combustible de hidrógeno es H2 + O2 "quema" (reacción química) energía eléctrica y agua, lo que equivale a "quemar hidrógeno". para generar electricidad. Los dos tipos de "baterías" también son de emisión cero, la densidad de capacidad de la batería de iones de litio de los vehículos eléctricos es más pequeña, la actividad a baja temperatura es pobre, la duración de la batería es lenta, la velocidad de carga es lenta, la celda de combustible de hidrógeno está completamente ausente y la eficiencia del trabajo es mucho mayor. El hidrógeno se llama la causa de la calidad de la energía.

Batería de litio de estado sólido

Como sugiere el nombre, las baterías de litio de estado sólido ya no utilizan electrolitos líquidos. Los electrolitos de estado sólido son más capaces que las baterías de litio convencionales actuales, lo que significa que los vehículos eléctricos puros son incluso más altos, incluso alcanzan el rango de crucero de los vehículos de gasolina que ahorran energía y se cargan. En comparación con la etapa actual, la eficiencia tiene un salto cualitativo. Se informa que la velocidad de carga más ideal de un vehículo eléctrico equipado con una batería de estado sólido puede aumentar 800 kilómetros en un minuto. Se puede decir que este es el mejor componente central de un vehículo de nueva energía.

En esta etapa, algunas empresas extranjeras de energía, tecnología y fabricantes de baterías, como Panasonic, han comenzado la investigación y el desarrollo de baterías de estado sólido. Los únicos fabricantes de automóviles involucrados en esta área son Toyota, Honda y Nissan. Esto es debido a la asistencia de nivel nacional de Japón 's. Empujar. De los planes de todas las partes que han comenzado a estudiar las baterías de estado sólido, se espera que haya grandes avances en costo, densidad energética y fabricación en 2020, y esta investigación y desarrollo se llevará a cabo para 2030, y será ampliamente utilizado en vehículos de nueva energía. Es decir, todavía está un poco lejos de nosotros. Esta es también la razón por la que las principales compañías automotrices no han mencionado la batería de estado sólido cuando publicaron la prohibición global de 2025 sobre vehículos de combustible.

Muchas empresas automovilísticas e incluso nuevas fuerzas automovilísticas han lanzado nuevos planes energéticos para el futuro. Mantente sintonizado para más...

Para resumir

La protección del medio ambiente parece ser una gran dirección en el mundo, y la energía eléctrica es una energía esencial para la vida de la gente común. Por lo tanto, los vehículos de nueva energía que utilizan electricidad como combustible son los más fáciles de lograr y la transición es la más suave. Desde un punto de vista realista, después de la prohibición del automóvil de combustible en 2025, solo se pueden comprar vehículos de nueva energía. ¿Qué importancia tiene la batería de un automóvil? Como el desarrollo de la batería mencionado en este artículo, el tipo de batería antiguo se ha convertido gradualmente en Historia, algunas de las nuevas tecnologías de batería todavía están en la etapa de concepto, y algunas de ellas vendrán a usted siempre que superen los problemas de tecnología y costo. .

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