Was sind die Klassifikationen und Vor- und Nachteile der Batterie?

Die Lithium-Ionen-Batterie wird normalerweise in zwei Arten unterteilt:

Lithiummetallbatterie: Eine Lithiummetallbatterie ist eine Batterie, die Mangandioxid als Anodenmaterial, Lithiummetall oder sein Legierungsmetall als Kathodenmaterial und nichtwässrige Elektrolytlösung verwendet.

Lithium-Ionen-Batterie: Die Lithium-Ionen-Batterie ist eine Batterie, die Lithiumlegierungsoxid als Anodenmaterial, Graphit als Kathodenmaterial und nichtwässrigen Elektrolyten verwendet.

Obwohl Lithiummetallbatterien eine hohe Energiedichte mit einem theoretischen Wert von 3860 W / Kilo aufweisen, können sie nicht als wiederaufladbare Leistungsbatterien verwendet werden, da sie nicht stabil genug und nicht wiederaufladbar sind. Der lithium-ionen-akku wird aufgrund seiner wiederaufladbaren Leistung als Hauptbatterie verwendet. Lithium-Ionen-Batterien müssen jedoch mit anderen Materialien sortiert werden, und sie können unterschiedliche Leistungen mit unterschiedlichen Anodenmaterialien aufweisen, was zu einer heftigen Diskussion über Anodenmaterialien führt.

Normalerweise beziehen sich die Leistungsbatterien auf Lithiumeisenphosphatbatterien, Lithiummanganatbatterien, lithiumkobaltoxidbatterien und ternäre Batterien (NCM).

Die oben genannten Batterien haben ihre eigenen Vor- und Nachteile.

lithium-eisenphosphat-batterie:

Vorteile: lange Lebensdauer, hohe Lade- und Entladerate, gute Sicherheitsleistung, gute Hochtemperaturleistung, harmlose Elemente und geringe Kosten.

Nachteile: niedrige Energiedichte, geringe Klopfdichte (Volumendichte)

Ternäre Batterie:

Vorteile: hohe Energiedichte, hohe Abgriffdichte

Nachteile: schlechte Sicherheitsleistung, schlechte Hochtemperaturbeständigkeit, schlechte Zykluslebensdauer, schlechte Entladeleistung bei hoher Leistung, giftiges Element (ternäre Batterie erwärmt sich nach dem Laden und Entladen bei hoher Leistung schnell, was nach Freisetzung von Sauerstoff unter hoher Leistung leicht zu einem Brand führen kann Temperatur)

Lithium-Manganat-Batterie

Vorteile: hohe Abgriffdichte, geringe Kosten

Nachteile: Schlechte Hochtemperaturbeständigkeit, Lithium-Manganat-Batterie erwärmt sich nach längerer Anwendung schnell, was die Lebensdauer der Batterie beeinträchtigt (z. B. LEAF-Elektroauto aus Japan).

Lithium-Kobaltoxid-Batterie

Es wird häufig bei 3C-Produkten mit schlechter Sicherheitsleistung verwendet, die nicht für Akkus geeignet sind.

Theoretisch sollte die Batterie, die wir benötigen, eine hohe Energiedichte, eine hohe Volumendichte, eine gute Sicherheitsleistung, eine gute Beständigkeit gegen hohe und niedrige Temperaturen, eine lange Lebensdauer, giftfrei und kostengünstig haben und kann mit hoher Leistung geladen und entladen werden. Es gibt jedoch keine solche Batterie. Wir alle müssen wissen, dass verschiedene Batterien unterschiedliche Vor- und Nachteile haben. Außerdem haben unterschiedliche Elektroautos unterschiedliche Anforderungen an Batterien. Nur wenn wir Elektroautos langfristig betrachten, können wir die Richtung der Batterieentwicklung richtig beurteilen.

Die Vorteile einer Lithium-Ionen-Phosphat-Batterie

Es wird analysiert, dass die Elektroautos in Zukunft eine geringe Kilometerleistung und eine schnelle Aufladung benötigen, aber Privatwagen benötigen derzeit eine lange Kilometerleistung mit Zwei-Modus-Hybrid, während der Elektrobus eine große Kilometerleistung benötigt. Welche Arten von Batterien benötigen diese Autos?

Erstens Sicherheit

Sicherheit ist der wichtigste Punkt eines Autos. Im Gegensatz zu Mobiltelefonen und Computern können Autos beim Fahren mit hoher Geschwindigkeit unter allen möglichen unvorhergesehenen Faktoren leiden. Nur einer der nachteiligen Faktoren kann zu einem Autounfall führen. Einige ältere Mobilitätsroller, die eine nicht qualifizierte Blei-Säure-Batterie ohne Sicherheitsgarantie verwenden, führen zu Selbstentzündung und Crash-Verbrennung. Was die Dauerbrandereignisse von Tesla im letzten Jahr betrifft, so können wir auch feststellen, dass die Batterie nach dem Unfall mit leichtem Unfall Feuer hatte, obwohl es aufgrund des Sicherheitsdesigns keinen Unfall gibt. Was ist, wenn ein großer Unfall?

Entladelebensdauer mit hoher Geschwindigkeit

Normalerweise beträgt die Lebensdauer eines Autos über Jahrzehnte. Die Batterie eines Elektroautos hat innerhalb von 10 Jahren mindestens 3000 Zyklen. Als teures Teil ist es für ein Auto sehr wichtig, eine Batterie mit gleicher Lebensdauer zu haben, um nicht nur die Leistung des Autos sicherzustellen, sondern auch den Nutzen des Autobesitzers zu gewährleisten, der für die Förderung des Autos gut ist Markt. Gegenwärtig bot im Vergleich zu anderen Elektroautos verschiedener Automobilunternehmen auf der ganzen Welt nur BYD „Qing“ im vergangenen Jahr eine lebenslange Garantie.

Die Lebensdauer einer Batterie bedeutet eine Lebensdauer, die nicht nur eine Zahl aus dem Parameter ist, sondern eng mit dem Zustand der Batterie zusammenhängt, einschließlich Entladerate, Laderate, Temperatur usw. Normalerweise testet das Labor die Lebensdauer bei einer Konstante von 0,3 ° C. Lade- und Entladerate unter 20 ℃ optimaler konstanter Temperatur. Weder die Geschwindigkeit noch die Temperatur sind während der tatsächlichen Anwendung konstant. Dies ist der Grund, warum die Batterien von Laptops, Mobiltelefonen oder Elektroautos eine weitaus geringere Lebensdauer haben als die Parameter der Hersteller. HEV (Hybrid-Elektrofahrzeug) mit zwei Modi elektrischer mittlerer und kleiner Laufleistung und langer Batterielebensdauer stellt höhere Anforderungen an die Entladung und wirkt sich deutlicher auf die Lebensdauer aus.

Am Beispiel der Lithiumeisenphosphatbatterie A123 beträgt ihre Lebensdauer normalerweise mehr als das 3000-fache. Die Zykluslebensdauer im Labor verkürzt sich jedoch nach dem Auftragen bei einer Laderate von 10 c und einer Entladerate von 5 c auf das 600-fache, während sie sich während der tatsächlichen Anwendung etwa 400 Mal verkürzt, was zeigt, dass die Entladerate für die Lebensdauer des Zyklus wesentlich ist.

Nehmen wir zum Beispiel BYD „Qing“, es hat nur den 110-kW-Motor mit Batterie mit 13 kWh Spitzenantrieb. Die maximale Entladerate beträgt 8,4 c, wenn „Qing“ vollständig aufgeladen ist. Es wird bis zu 18 ° C betragen, wenn „Qing“ eine Kapazität von 50% hat, und dann über 25 ° C, wenn die Kapazität weiter abnimmt, was die Lebensdauer des Zyklus erheblich beeinträchtigt.

Angesichts der Tatsache, dass das Tesla P85-Auto einen Motor mit einer maximalen Leistung von 310 kW hat, scheint es eine große Leistung zu haben, aber seine Entladerate beträgt nur 4 c. Selbst wenn es eine Kapazität von 30% hat, beträgt die maximale Entladerate 10c. Außerdem verhindert eine Tesla-Batterie mit großer Kapazität, dass sich die Batterie bei großer Leistung entlädt.

Nach der obigen Analyse ist es offensichtlich, dass BYD-Batterien die Lebensdauer mit hoher Geschwindigkeit gut entladen.

Thermische Anpassungsfähigkeit

Extrem kalte Umgebungen führen tendenziell zu einer niedrigen Lade- und Entladerate und einem Kapazitätsverlust, während extrem heiße Umgebungen die Lebensdauer, die Hochtemperaturleistung und die Lade- und Entladefähigkeit verringern.

Extrem kalt wirkt sich weniger auf die Batterie aus, da herkömmliche Lithium-Ionen-Batterien unter -20 ° C verwendet werden können. Außerdem erwärmt sich der Akku während des Entladevorgangs. Es ist jedoch unvermeidlich, dass der Energieverbrauch steigt und die Batteriekapazität abnimmt.

Extrem kalt hat unterschiedliche Auswirkungen auf Dual-Mode-Hybridfahrzeuge. Elektroautos müssen sich durch Entladen der Batterie erwärmen, um unter extrem kalten Umgebungen, für die es keine anderen Stromquellen gibt, die entsprechende Temperatur zu erreichen. Dies wirkt sich jedoch stark auf den Energieverbrauch und die Lebensdauer aus. Tesla hat offensichtliche Unterschiede beim Energieverbrauch von 100 Kilometern und bei der Ausdauerleistung im Winter.

Extrem kalte Umgebungen wirken sich schwächer auf Dual-Mode-Hybridfahrzeuge aus, da der Motor als Backup dient. Zum Beispiel veranstaltete BYD im November eine Qing-Werbemaßnahme auf Baotou. Es war -15 ~ -20 ℃ am Abend. Das System schaltet automatisch in den HEV-Modus, wenn das Auto an einem extrem kalten Morgen gestartet wird. Dann treibt der Motor die Klimaanlage an, um die Temperatur im Auto schnell zu erhöhen und in den EV-Modus zurückzukehren, wenn die Temperatur richtig hoch ist.

Eine extrem heiße Umgebung wirkt sich auch stark auf Elektro- und Hybridautos aus, was die Entladungstemperatur bei hoher Leistung erhöhen kann. Am Beispiel eines herkömmlichen lithium-ionen-akkus steigt die Temperatur des Akkus bei einer Entladung um 20 ° C auf fast 50 ° C, was sich negativ auf die Lebensdauer und die Sicherheitsleistung auswirkt. Darüber hinaus setzt die ternäre Tesla-Batterie bei hohen Temperaturen Sauerstoff frei. Sauerstoff ist brennbares Gas. Tesla senkt die Temperatur durch zirkulierendes Kühlsystem und verhindert das Austreten von Sauerstoff durch Trennen der Batterie mit einer harten Schicht. Es kann jedoch immer noch zu einem Brand beim Aufprall führen.

Energiedichte

Energiedichte bedeutet die Kapazität auf Einheitsgewicht. Dies ist ein Schlüsselfaktor für die Beurteilung der Leistung einer Batterie. Die Energiedichte ist in diesem Artikel jedoch für die Batterieleistung nicht so wichtig.

Es gibt zwei Gründe.

Die Energiedichte wird durch andere Leistungen der Batterie beeinflusst. Lithiumeisenphosphatbatterien weisen aufgrund ihrer Sicherheitsleistung und Hochtemperaturbeständigkeit keine hohe Energiedichte auf. Die Batterie aus Lithium-Eisenphosphat-Zelle wird ohne so viele Schutzhilfsvorrichtungen vereinfacht, während die ternäre Tesla-Batterie mit hoher Dichte aufgrund ihrer schlechten Sicherheitsleistung und schlechten Hochtemperaturbeständigkeit eine Reihe komplizierter Schutzvorrichtungen aufweisen sollte. Diese Geräte erhöhen das Gewicht des Autos. Es wird berichtet, dass Tesla sich darauf vorbereitet, die Schutzvorrichtungen nach einer Reihe von Verbrennungsunfällen aufzurüsten, was die Energiedichte der ternären Batterie schwächt.

Das Gewicht ist für das Auto nicht so wichtig, insbesondere für das in Zukunft tendierende Elektro-Hybridfahrzeug und das Elektroauto mit geringer Kilometerleistung. Wir können die Batterien mit einer Energiedichte von 130 kWh / Kilo und 200 kWh / Kilo vergleichen. Selbst wenn die Batterien eine maximale Gesamtkapazität von 80 kWh haben, beträgt der Gewichtsunterschied zwischen diesen beiden Batterietypen nicht mehr als 200 kg.

Dies hat nur geringe Auswirkungen auf ein 2-Tonnen-Auto.

Es ist besser, eine große Energiedichte zu haben, aber es besteht keine Notwendigkeit, das Maximum anzustreben. Es ist bekannt, dass die Batterie umso instabiler ist, je größer die Energiedichte ist. Eine ausreichende Energiedichte ist also ausreichend.

Kosten

Es ist notwendig, die Kosten vor einer weit verbreiteten Popularität zu kontrollieren. Elektroautos mit geringer Kilometerleistung oder Hybrid-Elektrofahrzeuge müssen nicht nur die Kosten für die Verringerung der Menge der Fahrzeugbatterie senken, sondern auch die Kosten für Batteriepack und Schutzvorrichtungen. Auf diese Weise können wir herausfinden, dass die Gesamtkosten nicht gesenkt werden können, obwohl Tesla niedrige Zellkosten hat.

Vor allem verschiedene Lithium-Ionen-Batterien haben ihre Vor- und Nachteile. Wir können den richtigen Batterietrend nur herausfinden, wenn wir in Zukunft die richtige Reihenfolge der Schlüsselfaktoren für die Entwicklung von Elektroautos ermitteln. Daher ist eine Lithiumeisenphosphatbatterie besser geeignet, um in Zukunft die Tendenz von Elektrofahrzeugmaterial zu berücksichtigen, was die Sicherheitsleistung, die Lebensdauer, die Entladefähigkeit, die Temperaturanpassungsfähigkeit, die Energiedichte, die Kosten usw. betrifft.