¿Cuáles son las clasificaciones y las ventajas y desventajas de la batería?

La batería de iones de litio generalmente se divide en dos especies:

Batería de metal de litio: la batería de metal de litio es una batería que utiliza dióxido de manganeso como material de ánodo, metal de litio o su metal de aleación como material de cátodo y solución de electrolito no acuoso.

batería de iones de litio: la batería de iones de litio es una batería que utiliza óxido de aleación de litio como material de ánodo, grafito como material de cátodo y electrolito no acuoso.

Aunque la batería de metal de litio tiene una alta densidad de energía con un valor teórico de 3860 W / kilo, no se puede usar como batería de energía recargable porque no es lo suficientemente estable y no es recargable. La batería de iones de litio se utiliza como batería de alimentación principal debido a su rendimiento recargable. Sin embargo, la batería de iones de litio debe combinarse con otros materiales, y puede tener diferentes rendimientos con diferentes materiales de ánodo, lo que conduce a una acalorada discusión sobre los materiales de ánodo.

Normalmente, las baterías de energía se refieren a la batería de fosfato de hierro y litio, la batería de manganato de litio, la batería de óxidos de cobalto de litio y la batería ternaria (NCM).

Las baterías anteriores tienen sus propias ventajas y desventajas.

batería de fosfato de hierro y litio:

Ventajas: ciclo de vida largo, alta tasa de carga y descarga, buen desempeño de seguridad, buen desempeño a alta temperatura, elementos inofensivos y bajo costo.

Desventajas: baja densidad de energía, baja densidad de derivación (densidad de volumen)

Batería ternaria:

Ventajas: alta densidad de energía, alta densidad de grifo

Desventajas: rendimiento de seguridad deficiente, resistencia deficiente a altas temperaturas, ciclo de vida deficiente, rendimiento de descarga deficiente a alta potencia, elemento venenoso (la batería ternaria se calienta rápidamente después de cargarse y descargarse a alta potencia, lo que puede provocar fácilmente un incendio después de liberar oxígeno a alta temperatura)

Batería de manganato de litio

Ventajas: alta densidad de grifería, bajo costo

Desventajas: mala resistencia a altas temperaturas, la batería de manganato de litio se calienta rápidamente después de una aplicación prolongada, lo que daña el ciclo de vida de la batería (como el automóvil eléctrico LEAF fabricado en Japón)

Batería de óxido de cobalto de litio

Se utiliza ampliamente en productos 3C con un rendimiento de seguridad deficiente, que no es adecuado para baterías de potencia.

En teoría, la batería que necesitamos debe tener alta densidad de energía, alta densidad de volumen, buen rendimiento de seguridad, buena resistencia a altas y bajas temperaturas, ciclo de vida largo, libre de tóxicos, de bajo costo y puede cargarse y descargarse a alta potencia. Sin embargo, no existe tal batería. Todos necesitamos saber que las diferentes baterías tienen diferentes ventajas y desventajas. Además, los diferentes automóviles eléctricos tienen diferentes requisitos de baterías. Solo con una visión a largo plazo de los coches eléctricos podemos juzgar correctamente la dirección del desarrollo de la batería.

Las ventajas de la batería de fosfato de iones de litio.

Se analiza que los coches eléctricos en el futuro necesitan tener un kilometraje reducido y una carga rápida, pero los coches privados en la actualidad necesitan un kilometraje largo con híbrido de dos modos, mientras que el autobús eléctrico necesita un gran kilometraje. Entonces, ¿qué tipo de batería necesitan estos autos?

Primero, seguridad

La seguridad es el punto más importante de un automóvil. A diferencia de los teléfonos móviles y las computadoras, los automóviles pueden sufrir todo tipo de factores imprevistos durante la conducción a alta velocidad. Solo uno de los factores adversos puede provocar un accidente automovilístico. Algunos scooters de movilidad para personas mayores que usan una batería de plomo-ácido no calificada sin garantía de seguridad darán como resultado una combustión espontánea y una combustión de choque. En cuanto a los continuos eventos de incendio de Tesla en el último año, aunque no hubo víctimas debido al diseño de seguridad, también podemos descubrir que la batería se incendió después del accidente leve. ¿Y si un gran accidente?

Descarga de vida útil a alta velocidad

Normalmente, el ciclo de vida de un automóvil será de más de décadas. La batería de un automóvil eléctrico tiene al menos 3000 ciclos en 10 años. Como parte cara, es muy importante que un automóvil tenga una batería con una vida útil equivalente, para no solo asegurar el rendimiento del automóvil, sino también asegurar el beneficio del propietario del automóvil, lo cual es bueno para promover la mercado. En la actualidad, en comparación con otros coches eléctricos de diferentes empresas de automóviles de todo el mundo, solo BYD “Qing” ofreció una garantía de por vida el año pasado.

La vida útil de una batería significa un ciclo de vida que no es solo un número del parámetro, sino que está estrechamente relacionado con el estado de la batería, incluida la velocidad de descarga, la velocidad de carga, la temperatura, etc. Normalmente, el laboratorio prueba el ciclo de vida a 0,3 ° C constante. tasa de carga y descarga por debajo de 20 ℃ temperatura constante óptima. Sin embargo, ni la velocidad ni la temperatura no son constantes durante la aplicación real, esta es la razón por la que las baterías de la computadora portátil, teléfono móvil o automóvil eléctrico tienen un ciclo de vida mucho más bajo que el parámetro de los fabricantes. El HEV (vehículo eléctrico híbrido) con modo dual de kilometraje eléctrico mediano y pequeño y una batería de larga duración tiene requisitos más severos en la descarga y un efecto más aparente en la vida útil del ciclo.

Tomando la batería de fosfato de hierro y litio A123 como ejemplo, su ciclo de vida suele ser de más de 3000 veces. Sin embargo, el ciclo de vida en el laboratorio se acortará a 600 veces después de la aplicación a una tasa de carga de 10c y una tasa de descarga de 5c, mientras que es aproximadamente 400 veces durante la aplicación real, lo que muestra que la tasa de descarga es esencial para la vida útil del ciclo.

Tomando BYD “Qing”, por ejemplo, solo tiene el motor de 110KW con batería que tiene un impulso máximo de 13KWH. La tasa de descarga máxima es 8.4c cuando "Qing" está completamente cargado. Subirá hasta 18c cuando “Qing” tenga un 50% de capacidad y luego será superior a 25c si la capacidad sigue disminuyendo, lo que perjudicará enormemente el ciclo de vida.

Dado que el automóvil Tesla P85 tiene un motor con una potencia máxima de 310kW, parece tener una gran potencia, pero su tasa de descarga es de solo 4c. Incluso si tiene un 30% de capacidad, la tasa de descarga máxima es 10c. Además, la batería Tesla con gran capacidad evita que la batería se descargue a gran potencia.

Después del análisis anterior, es obvio que las baterías BYD funcionan bien en la descarga de vida útil a un ritmo elevado.

Adaptabilidad térmica

Un ambiente extremadamente frío tiende a resultar en una baja tasa de carga y descarga y pérdida de capacidad, mientras que extremadamente caliente tiende a disminuir el ciclo de vida, el rendimiento a alta temperatura y la capacidad de carga y descarga.

El frío extremo tiene un efecto más leve en la batería porque la batería de iones de litio común se puede usar por debajo de -20 ℃. Además, la batería se calentará sola durante el proceso de descarga. Sin embargo, es inevitable que aumente el consumo de energía y disminuya la capacidad de la batería.

El frío extremo tiene un efecto diferente en los vehículos híbridos de modo dual. El coche eléctrico debe calentarse mediante la descarga de la batería para alcanzar la temperatura adecuada en un ambiente extremadamente frío, para el que no tiene otras fuentes de energía. Sin embargo, esto afectará mucho al consumo de energía y al kilometraje de resistencia. Tesla tiene una diferencia obvia en el consumo de energía de cien kilómetros y el kilometraje de resistencia en invierno.

El ambiente extremadamente frío tiene un efecto más débil en el vehículo híbrido de modo dual porque tiene motor como respaldo. Por ejemplo, BYD llevó a cabo una actividad de promoción "Qing" en Baotou en noviembre. Eran -15 ~ -20 ℃ por la noche. El sistema cambiará automáticamente al modo HEV cuando encienda el automóvil en una mañana extremadamente fría. Luego, el motor impulsa el aire acondicionado para aumentar la temperatura rápidamente dentro del automóvil y volver al modo EV cuando la temperatura es lo suficientemente alta.

El ambiente extremadamente caluroso también afecta mucho al automóvil eléctrico y al automóvil híbrido, lo que puede aumentar la temperatura de descarga a gran potencia. Tomando la batería de iones de litio común como ejemplo, la temperatura de la batería aumentará a casi 50 ℃ si se descarga a 20C, lo cual es malo para la vida útil y el rendimiento de seguridad. Además, la batería ternaria de Tesla liberará oxígeno a altas temperaturas. El oxígeno es un gas inflamable. Tesla disminuye la temperatura al hacer circular el sistema de enfriamiento y evita la fuga de oxígeno al separar la batería con una capa dura. Sin embargo, aún puede provocar un incendio en caso de impacto.

Densidad de energia

La densidad de energía significa la capacidad en peso unitario. Es un factor clave para juzgar el rendimiento de una batería. Sin embargo, la densidad de energía no es tan importante en este artículo para el rendimiento de la batería.

Hay dos razones.

La densidad de energía se ve afectada por otro rendimiento de la batería. La batería de fosfato de hierro y litio no tiene una alta densidad de energía debido a su rendimiento de seguridad y resistencia a altas temperaturas. La batería hecha de celda de fosfato de hierro y litio se simplifica sin tantos dispositivos auxiliares de protección, mientras que la batería ternaria Tesla con alta densidad debería tener un conjunto de dispositivos de protección complicados debido a su bajo rendimiento de seguridad y mala resistencia a altas temperaturas. Estos dispositivos aumentan el peso del automóvil. Se informa que Tesla se prepara para actualizar los dispositivos de protección después de una serie de accidentes de combustión, lo que debilita la densidad de energía de la batería ternaria.

El peso no es tan importante para el automóvil, especialmente el vehículo híbrido eléctrico, que es la tendencia en el futuro, y el automóvil eléctrico con poco kilometraje. Podemos comparar las baterías con una densidad de energía de 130 kWh / kilo y 200 kWh / kilo. Incluso si las baterías tienen una capacidad total máxima de 80 kWh, la diferencia de peso entre estos dos tipos de baterías no supera los 200 kg.

Esto tendrá poco efecto en un automóvil de 2 toneladas.

Es mejor tener una gran densidad de energía, pero no es necesario buscar el máximo. Es bien sabido que cuanto mayor es la densidad de energía, más inestable es la batería, por lo que tener la densidad de energía adecuada es suficiente.

Costo

Es necesario controlar el costo antes de una popularidad generalizada. Los automóviles eléctricos con poco kilometraje o los vehículos eléctricos híbridos no solo necesitan disminuir el costo de disminuir la cantidad de batería del vehículo, sino que también reducen el costo de la batería y los dispositivos de protección. De esta manera, podemos descubrir que el costo total no se puede reducir aunque Tesla tiene un costo de celda bajo.

Sobre todo, las diferentes baterías de iones de litio tienen sus ventajas y desventajas inherentes. No podemos averiguar la tendencia correcta de la batería a menos que averigüemos el orden correcto de los factores clave en el desarrollo de automóviles eléctricos en el futuro. Por lo tanto, la batería de fosfato de hierro y litio es más adecuada para ser la tendencia del material del vehículo eléctrico en el futuro, considerando el desempeño de seguridad, ciclo de vida, capacidad de descarga, adaptabilidad de temperatura, densidad de energía, costo, etc.