Análisis: el rápido aumento de los vehículos de nueva energía y el desarrollo de la tecnología de baterías eléctricas

Desde un punto de vista práctico, los únicos vehículos de nueva energía que se pueden comprar después de la prohibición de combustible de 2025 son los vehículos de nueva energía. La importancia de la batería de un automóvil. A medida que se describe el desarrollo de la batería en este artículo, el tipo antiguo de batería se ha convertido gradualmente en historia. Parte de la nueva tecnología de baterías aún se encuentra en la etapa conceptual, y algunas llegarán a todos siempre que superen problemas como la tecnología y el costo.

El año pasado, cuando el calendario mundial para prohibir los vehículos de combustible hizo que la gente se diera cuenta de que se acercaba la era de los vehículos de nueva energía, ¿por qué los vehículos eléctricos puros, los híbridos enchufables, los vehículos de pila de combustible, etc. se convirtieron en el tema del futuro en tan solo ¿unos años? Por un lado, es el apoyo de estrategias, políticas y otros aspectos globales. Por otro lado, la mejora continua de la tecnología de baterías de potencia, una mayor vida útil y tiempos de carga más cortos, que afectan directamente las necesidades de desplazamiento del usuario, nos han traído nuevos vehículos energéticos. En el futuro, también reemplazará a los camiones de combustible tradicionales y 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".

¿Por qué están aumentando rápidamente los vehículos de nuevas energías? Análisis del desarrollo de la tecnología Power Battery

Baterías de plomo ácido

Los vehículos eléctricos puros se utilizaron por primera vez en baterías de plomo-ácido, el plomo y sus óxidos se fabricaron como materiales de electrodos y la solución de ácido sulfúrico se utilizó como electrolito. Esta es ahora la fuente de energía para la mayoría de bicicletas eléctricas. El bajo costo es su mayor ventaja. Sin embargo, debido a la baja densidad energética de las baterías de plomo-ácido, lo que trae consigo problemas como el gran tamaño y la pequeña capacidad, no puede cumplir con el control de un automóvil para el peso propio, el consumo de fuerzas motrices e incluso el servicio. vida de más de 10,000 kilómetros por año. No se puede usar en un vehículo de producción en masa, finalmente fue eliminado por los fabricantes de automóviles.

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Baterías de plomo-ácido empaquetadas y selladas

Baterías de hidruro de níquel

Las baterías de hidruro metálico de níquel están muy cerca de nuestra vida diaria. Es muy común escuchar pequeños electrodomésticos como cargar cepillos de dientes desde los primeros días. Se trata de compuestos de hidruro metálico extremadamente níquel, hidruro metálico negativo, y su densidad energética, tiempos de carga y descarga. En comparación con las baterías de plomo-ácido, no hay un aumento pequeño. Además, el electrolito no es inflamable, es seguro y el proceso de fabricación está maduro. BYD es el segundo fabricante de baterías de hidruro metálico de níquel más grande del mundo antes de fabricar un automóvil.

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Paquete de baterías de níquel-hidrógeno

Sin embargo, debido a que las baterías de hidruro metálico de níquel tienen una eficiencia de carga general, efectos de carga y memoria y un voltaje de funcionamiento bajo (no pueden usar carga rápida de alto voltaje), no son adecuadas para una sola fuente de energía para automóviles y son adecuadas para motores auxiliares. . Lo mejor que se puede hacer en esta área es Toyota. Su sistema híbrido utiliza el motor Atkinson + paquete de baterías de hidrógeno de níquel-metal. El motor Atkinson en sí tiene la ventaja de un rango de velocidad intermedia eficiente, pero también tiene problemas de velocidad baja y alta. La batería de hidruro metálico de níquel puede resolver la escasez de energía de arranque y de alta velocidad de un impulso importante.

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Después de ser ampliamente cotizadas en baterías de litio, las baterías de hidruro metálico de níquel también se han reemplazado por completo en los automóviles. Por ejemplo, el sistema híbrido de nueva generación de Toyota utiliza una combinación más eficiente de motor y batería de litio. En comparación con las baterías de litio, la capacidad de las baterías de hidruro metálico de níquel, la vida útil de la carga del ciclo y el ángulo de protección ambiental no son dominantes, y la ventaja del costo también se debilita con el vigoroso desarrollo de las baterías de litio. Esta es la razón por la que las baterías de hidruro metálico de níquel se retiran gradualmente del campo de la automoción.

celda de litio

Las baterías de litio son las opciones principales para 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 electrodo y el grafito es un material de electrodo negativo. Sus ventajas son alta densidad de energía, tamaño pequeño, peso ligero y alta eficiencia de carga. Los principales factores que determinan el tipo o rendimiento de las baterías de litio son los materiales en los dos polos de la batería, de los cuales los materiales en el polo positivo son la clave en esta etapa, como el fosfato de hierro y litio convencional, el óxido de litio y cobalto en materiales ternarios y el níquel cobalto manganeso. Existen diferencias en capacidad, costo, carga y descarga a baja temperatura, seguridad y otras dimensiones.

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Baterías de litio de grupo general

Sin embargo, independientemente de cualquier tipo, todas las baterías de litio se enfrentarán al "enemigo natural" de la baja temperatura. Aunque la temperatura de funcionamiento óptima de los diferentes tipos de celdas de litio es algo diferente, la actividad de los iones de litio que es inferior al rango óptimo se acompaña de una disminución en la actividad de los iones de litio, lo que tiene un mayor impacto en el rango de resistencia. Esto también se refleja en nuestras pruebas anteriores: Vehículos eléctricos que llevan baterías de litio. El uso real de resistencia en el invierno del norte generalmente solo puede alcanzar más de 60 años de renovación teórica, hasta aproximadamente 70 millas.

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Resultados de la prueba de kilometraje límite EV 400

El impacto negativo de la baja temperatura no es fácil de resolver con la propia batería, por lo que muchos fabricantes de automóviles han intentado calentar la batería y agregar un sistema de control de temperatura solo para la celda de energía. La mayoría de los modelos de marca que utilizan este enfoque tienen cierto efecto de mitigación. Sin embargo, el efecto real no es una solución excelente, porque hay algunos consumos de energía del sistema de control de temperatura del vehículo eléctrico, más que la pérdida de baja temperatura.

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

Lo que se puede esperar a este respecto es que GE ya está interesado en trabajar con LG Group de Corea del Sur para adquirir productos que equipen directamente múltiples componentes de termostato dentro del paquete de baterías, no solo para enfriar la batería como está hoy, sino también para aumentar la temperatura de la batería en climas fríos. Se espera el aterrizaje de la tecnología, y se entiende que GM utilizará la próxima ronda de autos híbridos puros y enchufables, reemplazando las baterías que ahora suministra la marca Hitachi.

Pilas de combustible de hidrógeno

Todo el mundo sabe que el H2 + O2 quema el agua final, por lo que el hidrógeno es una muy buena energía limpia. En lo que respecta al hidrógeno en sí, la combustión puede liberar mucha energía, funcionar bien a bajas temperaturas y la hidrogenación más importante es la alta eficiencia. El hidrógeno puede viajar más de 600 kilómetros en solo 5 minutos, y estos datos aún tienen margen de mejora. Todos estos son mucho mejores que las baterías de litio existentes.

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Con respecto a la entrada de vehículos de celda de combustible de hidrógeno, las compañías automotrices japonesas y coreanas han comenzado a investigar desde hace mucho tiempo y ahora han invertido en los mercados de sus respectivos países en un área pequeña, como el moderno vehículo de celda de combustible de hidrógeno NEXO que traté de conducir antes de la primavera. Festival. Ha sido ampliamente utilizado en los Juegos Olímpicos de Invierno de Pingchang y vendido en el mercado.

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Vehículo moderno de pila de combustible de hidrógeno NEXO

Y el hidrógeno es una fuente de energía tan buena, ¿por qué no promoverlo? Porque es difícil obtener hidrógeno con la tecnología actual. Todo el mundo ha aprendido que el agua electrolítica puede producir hidrógeno, pero consume electricidad para electrolizar el agua y luego quemar hidrógeno y eventualmente convertirse en agua. El consumo de energía y la pérdida en este proceso no son tan buenos como cargar baterías de litio directamente. El costo es demasiado alto. Los costos y procesos más adecuados se extraen del petróleo y el gas natural, pero la cantidad no es grande, por lo que el automóvil de celda de combustible "solo escuchó su nombre y es difícil promocionarlo".

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Baterías de grafeno

Para el futuro de la discusión de la batería de energía del vehículo de nueva energía, la más confiable, la más discutida son las baterías de grafeno, una interpretación profesional de la "traducción" es: el uso de este material combinado con baterías de litio tiene dos formas de uso. El primero es utilizar material compuesto de grafeno como agente conductor para baterías de litio, y el segundo es utilizarlo directamente como electrodo negativo. El efecto es aumentar la actividad de las baterías de litio, aumentando así el alcance y la velocidad de carga de los vehículos eléctricos.

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Batería de oxígeno de litio de esponja carbonatada con grafeno

Las baterías de grafeno pueden resolver eficazmente las placas cortas de las baterías de litio, y las características del producto están directamente relacionadas con el uso de los usuarios de automóviles de nueva energía. Los beneficios de este material son realmente grandes, y Samsung de Corea del Sur ha anunciado que ha dominado esta tecnología, pero el costo es un cuello de botella importante, el grafeno no es fácil de obtener y los primeros días se usaban como material en el campo espacial. , cuándo y cómo reducir costos. Será un gran desafío para el producto premium, que aún no ha sido presentado por ningún fabricante de automóviles.

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En términos simples, el principio de los vehículos eléctricos puros es "cargar electricidad directa", y los vehículos de pila de combustible de hidrógeno son H2 + O2 "disparando" (reacción química) energía eléctrica y agua, lo que equivale a "quemar hidrógeno" para generar electricidad. Ambas "baterías" también son de emisión cero. Las baterías de litio de los vehículos eléctricos tienen una menor densidad de capacidad, menor actividad de temperatura y una velocidad de carga lenta. Las pilas de combustible de hidrógeno son completamente gratuitas y su eficiencia de trabajo es mucho mayor que la de otras baterías. Es por eso que el hidrógeno se conoce como una buena fuente de energía.

Baterías de litio sólidas

Las baterías de litio sólidas, como su nombre lo indica, ya no usan electrolitos líquidos, usan electrolitos sólidos y su densidad de capacidad supera con creces la de las baterías de litio convencionales. Esto significa que los vehículos eléctricos puros son más altos e incluso alcanzan la gama de vehículos de gasolina que ahorran energía. Y la eficiencia de carga también es un salto cualitativo en comparación con la etapa actual. Se informa que los vehículos eléctricos equipados con baterías de estado sólido tienen la velocidad de carga más ideal de 800 kilómetros por minuto. Se puede decir que este es el mejor componente central de los vehículos de nueva energía.

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En esta etapa, algunas empresas de energía y tecnología extranjeras, así como fabricantes de baterías como Panasonic, han comenzado el desarrollo de baterías de estado sólido. Los fabricantes de automóviles involucrados en esta área son solo Toyota, Honda y las tres principales compañías automotrices japonesas de Nissan. Esto se debe al nivel nacional de Japón. Aumentador de presión. Se espera un gran avance en el costo, la densidad de energía y la fabricación para 2020, de acuerdo con los planes que ya están en marcha para estudiar las baterías de estado sólido. No será hasta 2030 que este desarrollo se lance y se utilice ampliamente en vehículos de nueva energía, que todavía está un poco lejos de nosotros. Esta es la razón por la que las principales empresas de automóviles no mencionaron las baterías de estado sólido cuando emitieron una estrategia de respuesta para la prohibición global de vehículos de combustible en 2025.

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

resumen

En definitiva, la protección del medio ambiente parece ser una dirección importante en el mundo. La energía eléctrica también es una fuente de 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 práctico, después de la prohibición de 2025 sobre la venta de vehículos de combustible, los únicos vehículos de nueva energía que se pueden comprar son los vehículos de nueva energía. Cómo la batería de un automóvil es crucial. A medida que se describe el desarrollo de la batería en este artículo, el tipo antiguo de batería se convirtió gradualmente en historia. Algunas de las nuevas tecnologías de baterías aún se encuentran en la etapa conceptual, y algunas llegarán a todos siempre que superen problemas como la tecnología y el costo.

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