¿Por qué la batería de fosfato de hierro y litio sigue siendo la batería de energía principal en el futuro?

¿Por qué la batería es el corazón de un coche eléctrico? Esto debe comenzar con la historia de los vehículos eléctricos. Cuando se trata de vehículos eléctricos de nueva energía, es fácil clasificarlos en una tecnología y cosas completamente nuevas. De hecho, la historia de los vehículos eléctricos es mucho más temprana de lo esperado, incluso antes que los vehículos de combustible. El estadounidense Thomas Davenport construyó el primer vehículo eléctrico impulsado por CC en 1834; en 1838 el escocés Robert Davidson inventó el tren eléctrico; Hoy en día todavía se utiliza el tranvía está patentado en el Reino Unido en 1840. El primer coche eléctrico del mundo nació en 1881, inventado por el ingeniero francés Gustav Truff, un triciclo alimentado por una batería de plomo-ácido. Luego, las pilas de combustible como las baterías de plomo-ácido, las baterías de níquel-cadmio, las baterías de níquel-hidrógeno y las baterías de iones de litio se utilizaron como energía eléctrica.

Como puede ver, aunque los coches eléctricos antes del desarrollo del combustible del automóvil, y alcanzaron una cierta escala en los primeros días, pero en los tiempos modernos, debido al desarrollo de los automóviles de combustible, frustraron al automóvil eléctrico en la competencia. Pero la verdadera pregunta es, se le da prioridad al pasado con las baterías de plomo-ácido de los automóviles eléctricos, sujeto a la densidad de la batería de plomo-ácido, la vida útil, la limitación de energía, no ha habido ningún método en la fuente de alimentación, los avances de la batería, por lo que que detienen el desarrollo del coche eléctrico.

La clasificación de la batería de litio y las ventajas y desventajas.

Este problema fue mejorando gradualmente después de la aparición de las baterías de litio y después de 20 años de vigoroso desarrollo.

Las baterías de iones de litio generalmente se dividen en dos categorías:

batería de litio: la batería de litio generalmente usa dióxido de manganeso de litio como material de polo positivo, metal o sus materiales de ánodo de aleación de metal para baterías, el uso de una solución de electrolito de agua.

batería de iones de litio: la batería de iones de litio generalmente utiliza material de ánodo de óxido de metal de aleación de litio, grafito como material de cátodo, usando una batería de electrolito no acuoso.

Aunque la batería de metal de litio tiene una alta densidad de energía, teóricamente puede alcanzar los 3.860 vatios / kg. Sin embargo, dado que no es lo suficientemente estable y no se puede cargar, no se puede utilizar como batería de alimentación para uso repetido. Las baterías de iones de litio se han desarrollado como la batería de energía principal debido a su capacidad para cargarse repetidamente. Sin embargo, debido a su combinación con diferentes elementos, la composición del material del cátodo varía mucho en varios aspectos, lo que lleva a un aumento de las disputas de la industria sobre la ruta del material del cátodo.

Generalmente, las baterías de energía más comúnmente utilizadas son baterías de fosfato de hierro y litio, baterías de manganato de litio, baterías de óxido de cobalto de litio y baterías ternarias de litio (ternarias de níquel cobalto manganeso).

Todos los tipos de batería anteriores tienen ventajas y desventajas, que se resumen a continuación:

Fosfato de hierro y litio:

Ventajas: larga vida, tasa de carga y descarga, buena seguridad, resistencia a altas temperaturas, elementos, inofensivo, el costo es bajo.

Desventajas: baja densidad de energía, baja densidad de derivación (densidad aparente).

El litio ternario:

Ventajas: alta densidad de energía, la densidad del grifo es alta.

Fallos: mala seguridad, resistencia a altas temperaturas, mala, mala vida, descarga de alta potencia, mala, elementos, tóxicos (la energía de la batería de litio ternaria después de que la temperatura de carga y descarga aumenta drásticamente, libera la combustión de oxígeno extremadamente fácil después de altas temperaturas).

Ácido de litio y manganeso:

Ventajas: alta densidad de grifería y bajo coste.

Desventajas: la resistencia a altas temperaturas es deficiente, la temperatura del litio ácido de manganeso aumenta bruscamente después de un uso prolongado, la atenuación de la vida útil de la batería es grave (como el vehículo eléctrico LEAF de Nissan).

Litio ácido de cobalto:

Usado generalmente para productos de 3 c, la seguridad es muy pobre, no es adecuada para baterías de energía.

En teoría, necesitamos que la batería sea de alta densidad de energía, alta densidad de volumen, buena seguridad, alta temperatura y resistencia a baja temperatura, larga vida útil, no tóxica, inofensiva, carga y descarga de alta potencia, y reúna todas las ventajas de baja costo. Pero en la actualidad no existen tales baterías, por lo que será necesario elegir entre las ventajas y desventajas de los diferentes tipos de baterías. Y la demanda eléctrica diferente para el punto de la batería es diferente, por lo que solo en función del plan del automóvil eléctrico a juzgar, puede ayudarnos a juzgar correctamente la elección de la ruta de la batería.

Las ventajas de las baterías de fosfato de hierro y litio

Aquí tendrá que estar de vuelta antes de dos artículos, analizamos el futuro de los coches eléctricos debe estar en los coches eléctricos de carga rápida de rango pequeño. El automóvil familiar actual necesita una larga autonomía de híbrido de dos modos y una amplia gama de carga neta del mercado de transporte público. ¿Qué tipo de batería necesita un coche así?

Una garantia,

La seguridad es la condición previa necesaria para los automóviles en primer lugar. A diferencia de los teléfonos celulares y las computadoras, el automóvil a alta velocidad puede encontrar muchos factores impredecibles, como accidentes de extrusión y colisión causados por baterías. Y es probable que cualquier factor adverso produzca más ancianos. Podemos ver algún auto viejo en lugar de caminar para usar baterías de plomo-ácido inferiores, sin seguridad, cajas de baterías de combustión espontánea, sufre una combustión por golpes por todas partes. Y cerrando un año de continuos eventos de incendios como masters, aunque gracias al diseño de seguridad de Tesla y no hay víctimas. Pero al mismo tiempo también quiero ver, este evento es una colisión muy leve, una colisión en sí misma, sin daños para autos y personas, y la batería está en llamas, entonces, ¿si es un accidente más grave?

En segundo lugar, la vida útil de descarga de alta velocidad

Los automóviles comunes duran décadas y la batería de un automóvil eléctrico requiere al menos 3000 ciclos en 10 años. La batería como componentes más caros, la vida es muy importante para identificarse con el automóvil, tanto para garantizar el rendimiento del vehículo como para garantizar los intereses de los propietarios, a fin de promover el mercado. En la actualidad, los fabricantes de automóviles del mundo, los coches eléctricos, sólo el año pasado BYD "Qin" enumerados hacen la garantía de por vida de las baterías.

La duración de la batería es el ciclo de la vida, no es un simple parámetro de la batería dado por los números. El ciclo de la batería y el estado del ciclo de vida de la batería están estrechamente vinculados, como la relación de descarga, la relación de carga, la temperatura, etc. La vida útil del ciclo de los datos de laboratorio de la batería, por lo general, es de 0,3 C con una tasa de carga y descarga constante, bajo la mejor temperatura constante de 20 grados. . Pero en el proceso de transporte real, la velocidad y la temperatura son constantes. Esta es también la razón por la que a menudo las computadoras portátiles, los teléfonos móviles o la batería de almacenamiento de la batería del automóvil, el uso real de la vida útil más tiempo que los datos de un proveedor determinado. Y la gama media y pequeña del coche híbrido de dos modos eléctrico puro y de largo alcance, debido a que la batería es menor, los requisitos de descarga serán mayores, el impacto en la vida será mayor.

Las baterías de fosfato de hierro y litio A123, por ejemplo, generalmente la vida útil del ciclo puede alcanzar más de 3000 veces. Sin embargo, las baterías de aviones modelo A123, fosfato de hierro y litio a 10 c de relación de carga, tasa de descarga de 5 c, acortan la vida en el laboratorio a solo 600 veces, y solo alrededor de 400 veces en el uso práctico real, el impacto de la tasa de descarga visible en la vida .

Tome el ejemplo de BYD "Qin", sólo 13 KWH de potencia máxima de la batería de 110 kW de potencia de motor. Se puede calcular, cuando el "Qin" carga completa la relación de descarga máxima hasta 8,4 C, especialmente cuando "Qin" sólo el 50% de potencia, la relación de descarga máxima puede llegar a 18 c. Si la tasa de descarga baja de la batería será de más de 25 c, acortará en gran medida la vida útil de la batería.

Mire la potencia del Tesla P85, la potencia máxima del motor de 310KW, parece muy grande, de hecho, la tasa de descarga de la batería es de solo 4C. Con una carga de solo el 30%, la tasa de descarga máxima es de solo 10 ° C. Y la batería de gran capacidad de Tesla, en gran medida, evita que la batería se descargue de alta potencia.

A través de un simple contraste, podemos ver las ventajas de una descarga de alta velocidad de la vida útil de la batería.

Tercero, adaptabilidad a la temperatura

Impacto extremadamente frío en la batería, rendimiento principal en baja tasa de carga y descarga y reducción de la capacitancia; Efecto de calor extremo en la batería, el espectáculo principal es reducir la vida útil, seguridad a altas temperaturas y capacidad reducida de carga y descarga.

Muy frío por la influencia de la batería es relativamente ligero, porque generalmente las baterías de litio se pueden usar por debajo de los 20 grados bajo cero, y en el proceso de descarga de la batería se generará calor, pero el aumento del consumo de energía y la pérdida de el poder es inevitable.

El impacto del frío extremo en los coches eléctricos puros es diferente al de los híbridos de modo dual. Debido a que los vehículos eléctricos puros no tienen otras fuentes de energía, para alcanzar la temperatura adecuada en condiciones extremadamente frías, deben depender del calentamiento de descarga de la batería, que tendrá un gran impacto en el consumo de energía y la autonomía de crucero. Tesla tiene diferencias significativas en paz y agua en invierno, independientemente del consumo de energía de 100 kilómetros y la autonomía de crucero.

Para el efecto híbrido de dos modos es más débil. Debido a que el motor híbrido como energía de respaldo, como BYD en noviembre pasado en Baotou, las actividades promocionales "Qin", cuando las temperaturas en 15 a 20 grados bajo cero por la noche, muy frío en la mañana del vehículo de lanzamiento, el sistema cambiará automáticamente a HEV. modo, aire acondicionado impulsado por motor, mejora rápidamente la temperatura dentro del automóvil, cuando la temperatura mejora y luego vuelve al modelo EV.

Las temperaturas extremadamente calientes tienen una gran influencia en los híbridos y eléctricos puros, como la batería en sí, la temperatura de descarga de alta potencia aumentará. En una batería de iones de litio ordinaria, por ejemplo, una descarga de 20 c, la temperatura de la batería se puede promover a casi 50 grados. Una temperatura tan alta, no solo tiene un impacto en la vida útil de la batería, lo más importante es el riesgo de seguridad. Como la batería ternaria de Tesla en un entorno de alta temperatura puede liberar oxígeno, y el oxígeno es objetos inflamables. Tesla reduce la temperatura a través de un sistema de refrigeración circulante y envuelve la batería aislada en un estuche rígido para evitar que se escape el oxígeno. Pero cuando se trata de impacto, es inevitable que se incendie.

Cuarto, la densidad de energía

La densidad de energía, tal como su nombre lo indica, es la potencia que puede contener el peso de la unidad de batería. La densidad de energía suele ser un índice importante de la batería, pero en mi sistema de análisis, la densidad de energía en el rendimiento de la batería no es muy importante.

Hay dos razones:

1. La densidad de energía debe combinarse con otras prestaciones. Como la densidad de energía de la batería de fosfato de hierro y litio no es alta. Pero debido a sus características de seguridad y estabilidad de resistencia a altas temperaturas, las baterías de fosfato de hierro y litio de la batería son muy simples, no necesitan mucha protección de equipos auxiliares. Y aunque la densidad de la celda de la batería de celda ternaria de Tesla es alta, pero debido a su poca seguridad no es resistente a altas temperaturas, por lo que debe combinarse con un complejo conjunto de equipos de protección de batería, estos dispositivos han aumentado el peso del automóvil. Informes después del accidente de quema continua, Tesla y listo para alterar el dispositivo de protección de la batería, debilitará la ventaja de densidad de energía de la batería ternaria.

2. Peso para los efectos de un automóvil, especialmente para la tendencia dominante de los futuros automóviles eléctricos, híbridos y de pequeña gama de vehículos eléctricos puros. Podemos imaginar una comparación de baterías con una densidad de energía de 130kWh / kg y una densidad de energía de 200kWh / kg. Incluso los 80 grados de electricidad más grandes, dos tipos de diferencia, pero 200 kg de peso de la batería.

Esto tiene un impacto muy bajo en un automóvil que se acerca a las 2 toneladas.

Así que creo que, aunque la densidad de energía de la batería de la naturaleza es mayor, mejor, pero no necesita perseguir deliberadamente el máximo. Especialmente cuanto mayor es la densidad de energía no es estable, esto es de sentido común básico. Siempre que el nivel sea suficiente, la densidad de energía no es demasiado importante.

Quinto, el costo

El costo se comprende muy bien y debe haber una ventaja de costo para una adopción generalizada, que se ha calculado en la primera parte de esta serie. Los vehículos eléctricos puros o híbridos a pequeña escala, por un lado, deben reducir la cantidad de baterías del vehículo para ahorrar el costo de las baterías, por otro lado, deben reducir el costo del equipo de protección de la batería. Por lo tanto, descubrimos que el costo de la batería de Tesla es bajo, pero el costo general sigue siendo alto.

A través de la discusión anterior, sabemos que las diferentes baterías de iones de litio tienen ventajas y desventajas naturales. Pero lo importante es cómo clasificar los elementos clave del futuro desarrollo de vehículos eléctricos para que pueda elegir la batería adecuada.

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