Каковы классификации и преимущества и недостатки аккумулятора?

Литий-ионные батареи обычно делятся на два вида:

Литий-металлический аккумулятор: литий-металлический аккумулятор - это аккумулятор, использующий диоксид марганца в качестве анодного материала, металлический литий или его легирующий металл в качестве катодных материалов и неводный раствор электролита.

Литий-ионная батарея: литий-ионная батарея - это батарея, в которой используется оксид литиевого сплава в качестве анодного материала, графит в качестве катодного материала и неводный электролит.

Хотя литий-металлический аккумулятор имеет высокую плотность энергии с теоретическим значением 3860 Вт / кг, его нельзя использовать в качестве перезаряжаемой аккумуляторной батареи, поскольку он недостаточно стабилен и не подлежит перезарядке. Литий-ионный аккумулятор используется в качестве основного источника питания из-за его перезаряжаемой способности. Тем не менее, литий-ионный аккумулятор необходимо сочетать с другими материалами, и он может иметь разные характеристики с разными материалами анода, что вызывает жаркие дискуссии по материалам анода.

Обычно под аккумуляторными батареями понимаются литий-железо-фосфатные батареи, литиево-манганатные батареи, литиево-кобальтооксидные батареи и тройные батареи (NCM).

У перечисленных выше аккумуляторов есть свои преимущества и недостатки.

Литий-железо-фосфатный аккумулятор:

Преимущества: длительный срок службы, высокая скорость зарядки и разрядки, хорошие показатели безопасности, хорошие характеристики при высоких температурах, безвредные элементы и низкая стоимость.

Недостатки: низкая удельная энергия, низкая плотность утряски (объемная плотность).

Тройная батарея:

Преимущества: высокая плотность энергии, высокая плотность отводов

Недостатки: низкие показатели безопасности, плохая стойкость к высоким температурам, малый срок службы, плохая разрядка при высокой мощности, ядовитый элемент (тройная батарея быстро нагревается после зарядки и разрядка на высокой мощности, что может легко привести к возгоранию после выделения кислорода при высокой мощности) температура)

Литий-манганатная батарея

Достоинства: высокая плотность набивки, невысокая стоимость.

Недостатки: плохая устойчивость к высоким температурам, литий-манганатный аккумулятор быстро нагревается после длительного использования, что снижает срок службы аккумулятора (например, электромобиль LEAF, сделанный в Японии).

Литий-кобальтовый аккумулятор

Он широко используется в продуктах 3C с низкими показателями безопасности, которые не подходят для питания от аккумуляторной батареи.

Теоретически необходимая нам батарея должна иметь высокую плотность энергии, большую объемную плотность, хорошие характеристики безопасности, хорошую устойчивость к высоким и низким температурам, длительный срок службы, не содержать токсичных веществ, иметь низкую стоимость и может заряжаться и разряжаться при высокой мощности. Однако такой батареи нет. Все мы должны знать, что разные батареи имеют разные преимущества и недостатки. Кроме того, у разных электромобилей разные требования к аккумуляторам. Только взглянув на электромобили в долгосрочной перспективе, мы сможем правильно судить о направлении развития аккумуляторов.

Преимущества литий-ионно-фосфатной батареи

Анализируется, что электромобили в будущем должны иметь небольшой пробег и быструю зарядку, но частным автомобилям в настоящее время нужен большой пробег с двухрежимным гибридом, а электробусу - большой пробег. Так какие батареи нужны этим автомобилям?

Во-первых, безопасность

Безопасность - самый важный момент в автомобиле. В отличие от мобильных телефонов и компьютеров, автомобили могут пострадать от всевозможных непредвиденных факторов во время высокоскоростной езды. Только один из неблагоприятных факторов может привести к автокатастрофе. Некоторые скутеры для пожилых людей, использующие неквалифицированную свинцово-кислотную батарею без гарантий безопасности, могут привести к самовозгоранию и аварийному возгоранию. Что касается непрерывных пожаров в Tesla в прошлом году, даже несмотря на то, что пострадавших нет из-за конструкции безопасности, мы также можем узнать, что батарея загорелась после небольшой аварии. Что делать, если крупная авария?

Продолжительность разряда с высокой скоростью

Обычно срок службы автомобиля составляет более десятилетий. Аккумулятор электромобиля имеет не менее 3000 циклов в течение 10 лет. Что касается дорогостоящей части, очень важно, чтобы у автомобиля была батарея с эквивалентным сроком службы, чтобы не только обеспечить работоспособность автомобиля, но и обеспечить выгоду для владельца автомобиля, что хорошо для продвижения рынок. В настоящее время, по сравнению с любыми другими электромобилями различных автомобильных предприятий мира, только BYD «Qing» в прошлом году предоставил пожизненную гарантию.

Срок службы батареи означает срок службы в цикле, который является не только числом из параметра, но и тесно связан с состоянием батареи, включая скорость разряда, скорость зарядки, температуру и т. Д. Обычно лабораторные испытания срока службы в цикле при постоянной 0,3 ° C. скорость зарядки и разрядки при оптимальной постоянной температуре 20 ℃. Однако ни скорость, ни температура не являются постоянными во время фактического применения, это причина того, что батареи ноутбука, мобильного телефона или электромобиля имеют гораздо меньший срок службы, чем параметр от производителей. HEV (гибридный электромобиль) с двойным режимом электрического среднего и малого пробега и длительным сроком службы батареи предъявляет более строгие требования к разряду и более очевидное влияние на срок службы.

Если взять в качестве примера литий-железо-фосфатную батарею A123, ее срок службы обычно превышает 3000 раз. Тем не менее, срок службы в лаборатории сократится до 600 раз после применения при скорости зарядки 10c и 5c разрядки, в то время как при фактическом применении он сократится примерно в 400 раз, что показывает, что скорость разрядки важна для жизненного цикла.

Взяв, к примеру, BYD «Qing», у него есть только двигатель мощностью 110 кВт с аккумулятором, имеющий пиковую мощность 13 кВт / ч. Максимальная скорость разряда составляет 8,4c, когда «Qing» полностью заряжен. Он будет до 18c, когда емкость «Qing» будет составлять 50%, и затем будет выше 25c, если емкость будет продолжать уменьшаться, что сильно повредит сроку службы.

Учитывая, что автомобиль Tesla P85 имеет двигатель с максимальной мощностью 310 кВт, кажется, что он имеет большую мощность, но скорость его разряда составляет всего 4 с. Даже если он имеет емкость 30%, максимальная скорость разрядки составляет 10c. Кроме того, аккумулятор Tesla с большой емкостью предотвращает разряд аккумулятора при большой мощности.

После анализа, приведенного выше, становится очевидным, что аккумуляторы BYD хорошо справляются с длительным сроком разрядки с высокой скоростью.

Температурная адаптивность

Чрезвычайно холодная окружающая среда имеет тенденцию приводить к низкой скорости зарядки и разрядки и потере емкости, в то время как очень высокая температура имеет тенденцию к сокращению срока службы, высокотемпературной производительности и способности зарядки и разрядки.

Чрезвычайно низкие температуры оказывают меньшее влияние на аккумулятор, поскольку обычные литий-ионные аккумуляторы можно использовать при температуре ниже -20 ℃. Кроме того, в процессе разрядки аккумулятор нагревается. Однако потребление энергии неизбежно возрастет, а емкость аккумулятора уменьшится.

Сильный холод по-разному влияет на двухрежимные гибридные автомобили. Электромобиль должен нагреваться за счет разряда аккумулятора, чтобы достичь соответствующей температуры в очень холодной среде, для которой у него нет других источников энергии. Однако это сильно повлияет на энергопотребление и выносливость. У Tesla очевидная разница по стокилометровому энергопотреблению и выносливости зимой.

Чрезвычайно холодная среда оказывает меньшее влияние на двухрежимный гибридный автомобиль, потому что у него есть двигатель в качестве резервного. Например, в ноябре BYD провела рекламную акцию «Цин» на Баотоу. Вечером было -15 ~ -20 ℃. Система автоматически переключится в режим HEV при запуске автомобиля в очень холодное утро. Затем двигатель приводит в действие кондиционер, чтобы быстро повысить температуру внутри автомобиля и вернуться в режим электромобиля, когда температура станет достаточно высокой.

Чрезвычайно жаркая окружающая среда также сильно влияет на электромобили и гибридные автомобили, что может увеличить температуру разряда при большой мощности. Если взять в качестве примера обычную литий-ионную батарею, температура батареи повысится почти до 50 ℃ при разряде на 20 ° C, что плохо для срока службы и безопасности. Более того, тройная батарея Tesla выделяет кислород при высокой температуре. Кислород - горючий газ. Tesla снижает температуру за счет циркуляции системы охлаждения и предотвращает утечку кислорода, отделяя батарею твердым покрытием. Однако это все же может привести к возгоранию при ударе.

Плотность энергии

Плотность энергии означает удельную мощность. Это ключевой фактор при оценке производительности аккумулятора. Однако плотность энергии не так важна в этой статье для производительности батареи.

Есть две причины.

На плотность энергии влияют другие характеристики батареи. Литий-железо-фосфатный аккумулятор не имеет высокой плотности энергии из-за его характеристик безопасности и устойчивости к высоким температурам. Батарея из литиево-железо-фосфатного элемента упрощается без такого количества вспомогательных защитных устройств, в то время как тройная батарея Tesla с высокой плотностью должна иметь набор сложных защитных устройств из-за ее плохих характеристик безопасности и плохой стойкости к высоким температурам. Эти устройства увеличивают вес автомобиля. Сообщается, что Tesla готовится обновить защитные устройства после серии аварий с возгоранием, что снижает удельную энергию тройной батареи.

Для автомобиля вес не так важен, особенно электромобиль с гибридным двигателем, что является тенденцией будущего, и электромобиль с небольшим пробегом. Мы можем сравнить батареи с плотностью энергии 130 кВтч / кг и 200 кВтч / кг. Даже если максимальная общая емкость аккумуляторов составляет 80 кВтч, разница в весе между этими двумя типами аккумуляторов составляет не более 200 кг.

На 2-тонную машину это мало повлияет.

Лучше иметь большую плотность энергии, но нет необходимости гоняться за максимумом. Всем известно, что чем больше плотность энергии, тем нестабильнее батарея, поэтому достаточно иметь надлежащую плотность энергии.

Расходы

Перед широкой популярностью необходимо контролировать стоимость. Электромобиль с небольшим пробегом или гибридный электромобиль должны не только снизить затраты на уменьшение количества аккумуляторной батареи транспортного средства, но также снизить стоимость аккумуляторной батареи и защитных устройств. Таким образом, мы можем выяснить, что общая стоимость не может быть снижена, хотя у Tesla низкая стоимость ячеек.

Прежде всего, различные литий-ионные батареи имеют присущие им преимущества и недостатки. Мы не сможем определить правильную тенденцию развития аккумуляторов, если не определим правильный порядок ключевых факторов при разработке электромобилей в будущем. Таким образом, литий-железо-фосфатная батарея больше подходит для использования в качестве материала для электромобилей в будущем с учетом характеристик безопасности, срока службы, разрядной способности, температурной адаптации, плотности энергии, стоимости и т. Д.