آشنایی با طبقه بندی و مزایا و مضرات باتری های خودرو

باتری های برق خودرو اجزای اصلی وسایل نقلیه برقی هستند. باتری های مسیرهای فنی مختلف در عملکرد ، هزینه و سناریوهای قابل اجرا بسیار متفاوت است. در زیر ، تجزیه و تحلیل طبقه بندی اصلی و مزایا و معایب آنها است.

1. باتری های لیتیوم یون (فناوری اصلی)

باتری های قدرت لیتیوم یون ، که به آنها باتری های لیتیوم گفته می شود ، باتری هایی هستند که از آلیاژ فلز لیتیوم یا آلیاژ لیتیوم به عنوان مواد الکترود منفی و محلول های الکترولیت غیر آبی استفاده می کنند.

1. باتری های لیتیوم سه گانه (NCM\/NCA)
مواد کاتدی: اکسیدهای نیکل (نیکل) ، کبالت (CO) ، منگنز (منگنز) یا آلومینیوم (آل).

مزایای:

چگالی انرژی بالا (200-300 WH\/kg) و دامنه رانندگی طولانی ؛

عملکرد خوب دمای پایین (هنوز هم می تواند ظرفیت بالایی را در درجه {1}}} حفظ کند) ؛

قابلیت شارژ سریع قوی.

مضرات:

هزینه بالا (بستگی به فلزات کمیاب مانند کبالت و نیکل دارد).

پایداری حرارتی ضعیف (آسان برای فراری حرارتی ، نیاز به محافظت از BMS پیچیده).

عمر چرخه کوتاه (در مورد 1000-2000 بار).

کاربرد: اتومبیل های مسافربری سطح بالا (مانند تسلا و NIO).

2. باتری فسفات آهن لیتیوم (LFP)
مواد کاتدی: فسفات آهن لیتیوم.

مزایای:

ایمنی بالا (ثبات خوب درجه حرارت بالا ، انفجار آسان نیست) ؛

طول عمر طولانی (3000-5000 بار) ؛

کم هزینه (بدون وابستگی به منابع کبالت و نیکل).

مضرات:

چگالی انرژی کم (150-200 WH\/kg) ؛

عملکرد ضعیف دمای پایین ({0}}} ظرفیت درجه به طور قابل توجهی کاهش می یابد) ؛

سکوی ولتاژ کم ، سلولهای بیشتری باید به صورت سری متصل شوند.

کاربرد: وسایل نقلیه الکتریکی کم مصرف ، وسایل نقلیه تجاری (مانند باتری های تیغه BYD).

3 باتری های لیتیوم یون دیگر
اکسید کبالت لیتیوم (LCO): چگالی انرژی بالا ، اما هزینه بالا و ایمنی ضعیف ، که بیشتر در الکترونیک مصرفی استفاده می شود.

اکسید منگنز لیتیوم (LMO): کم هزینه ، ایمنی خوب ، اما عمر کوتاه ، در مدل های ترکیبی استفاده می شود.

2. باتری هیدرید نیکل فلزی (فناوری انتقال)

باتری هیدرید نیکل فلزی یک باتری ثانویه است که می تواند به طور مکرر شارژ و تخلیه شود. این نوع جدیدی از باتری سبز است که در دهه 1990 برای جایگزینی باتری های سنتی نیکل کادمیوم ایجاد شده است.

مزایای:

ایمنی بالا (مقاومت بیش از حد\/تخلیه) ؛

عملکرد دمای پایین خوب (موجود در درجه {0}}}) ؛

حفاظت از محیط زیست (بدون آلودگی فلزات سنگین).

مضرات:

چگالی انرژی کم (60-120 WH\/kg) ؛

نرخ بالای خود تخفیف (حدود 30 ٪ در ماه) ؛

هزینه بالا (حاوی فلزات نادر).

برنامه ها: وسایل نقلیه ترکیبی (مانند تویوتا پریوس) ، ترانزیت ریلی ، باتری های پشتیبان ، خانه های هوشمند.

3 باتری اسید سرب (به تدریج حذف شده)

طبقه بندی: باتری اسید سرب معمولی ، AGM (پیشرفته).

مزایای:

هزینه بسیار کم (فناوری بالغ) ؛

عملکرد تخلیه با نرخ بالا (مناسب برای شروع منبع تغذیه).

مضرات:

چگالی انرژی بسیار کم (30-50 WH\/kg) ؛

عمر چرخه کوتاه ({0}} بار) ؛

آلودگی شدید (حاوی سرب و اسید سولفوریک).

کاربرد: وسایل نقلیه برقی با سرعت کم ، باتری های شروع وسیله نقلیه سوخت.

4. باتری های حالت جامد (فناوری آینده)
باتری های حالت جامد را می توان به عنوان باتری با استفاده از الکترولیت های جامد درک کرد. باتری های حالت جامد غیر فاحش هستند ، الکترولیت مایع تولید نمی کنند و غیر مصرفی هستند. بنابراین ، آنها یک روش مؤثر برای حل مشکلات ایمنی باتری هستند.

ویژگی های فنی: الکترولیتهای مایع را با الکترولیتهای جامد جایگزین کنید.

مزایای:

چگالی انرژی نظری بالا (400+ WH\/kg) ؛

ایمنی بسیار بهبود یافته (بدون نشت ، غیر قابل قبول) ؛

طول عمر طولانی (حداکثر 10 ، {1}} بار).

مضرات:

هزینه بسیار بالا (فرآیند تولید پیچیده) ؛

مسائل امپدانس رابط برای حل

هنوز در مقیاس بزرگ تجاری نشده است.

پیشرفت: انتظار می رود Toyota ، CATL و سایر شرکت ها تا سال 2030 محصولات انبوه را انجام دهند.

5. باتری یون سدیم (فناوری نوظهور)

مزایای:
مواد اولیه غنی (منابع گسترده سدیم) ؛

عملکرد عالی دمای پایین (ظرفیت 80 ٪ در درجه {2}}}) ؛

هزینه کم (30 ٪ پایین تر از فسفات آهن لیتیوم).

مضرات:

چگالی انرژی کم (100-160 WH\/kg) ؛

زندگی چرخه باید بهبود یابد (در حال حاضر حدود 2 ، {1}} بار).

برنامه ها: ذخیره انرژی ، وسایل نقلیه برقی با سرعت کم (CATL محصولات را منتشر کرده است).

6 سلول سوخت (انرژی هیدروژن)
سلول سوخت یک دستگاه تولید برق است که به طور مستقیم هیدروژن و اکسیژن با خلوص بالا را از طریق واکنشهای شیمیایی به انرژی الکتریکی تبدیل می کند.

اصل: برق را از طریق واکنش هیدروژن-اکسیژن تولید کنید و محصول آب است.

مزایای:

چگالی انرژی بسیار بالا (ذخیره هیدروژن 10 برابر باتری های لیتیوم است).

هیدروژناسیون سریع (3-5 دقیقه) ؛

انتشار صفر

مضرات:

هزینه بالا (کاتالیزور پلاتین ، فناوری ذخیره سازی هیدروژن) ؛

کمبود زیرساخت (چند ایستگاه هیدروژناسیون) ؛

تولید هیدروژن به انرژی فسیلی متکی است.

کاربرد: وسایل نقلیه تجاری ، کامیون های سنگین (مانند Toyota Mirai).

جدول مقایسه خلاصه

روندها و چالش ها
کوتاه مدت: لیتیوم آهن فسفات (کاهش هزینه) و لیتیوم سه گانه (عمر باتری طولانی) همزیستی.

مدت میان مدت: باتری های یونی سدیم بازار کم مصرف را تکمیل می کنند و باتری های حالت جامد به تدریج تجاری می شوند.

طولانی مدت: سلولهای سوخت هیدروژن ممکن است به نیروی اصلی کامیون های سنگین\/حمل و نقل هوایی تبدیل شوند ، اما آنها به بلوغ زنجیره صنعت هیدروژن سبز متکی هستند.