รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับการจำแนกประเภทและข้อดีและข้อเสียของแบตเตอรี่ยานยนต์

แบตเตอรี่พลังงานรถยนต์เป็นส่วนประกอบหลักของยานพาหนะไฟฟ้า แบตเตอรี่ของเส้นทางทางเทคนิคที่แตกต่างกันแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญในประสิทธิภาพต้นทุนและสถานการณ์ที่ใช้งานได้ ต่อไปนี้เป็นการวิเคราะห์การจำแนกประเภทหลักและข้อดีและข้อเสียของพวกเขา

1. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (เทคโนโลยีกระแสหลัก)

แบตเตอรี่พลังงานลิเธียมไอออนเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมเป็นแบตเตอรี่ที่ใช้โลหะลิเธียมโลหะหรือลิเธียมอัลลอยเป็นวัสดุอิเล็กโทรดเชิงลบและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่ไม่ใช่น้ำ

1. แบตเตอรี่ลิเธียม Ternary (NCM/NCA)
วัสดุแคโทด: ออกไซด์ของนิกเกิล (NI), โคบอลต์ (CO), แมงกานีส (MN) หรืออลูมิเนียม (AL)

ข้อดี:

ความหนาแน่นของพลังงานสูง (200-300 wh/kg) และระยะขับยาว;

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำที่ดี (ยังสามารถรักษาความจุสูงได้ที่ -20 องศา);

ความสามารถในการชาร์จที่รวดเร็ว

ข้อเสีย:

ค่าใช้จ่ายสูง (ขึ้นอยู่กับโลหะที่หายากเช่นโคบอลต์และนิกเกิล);

ความเสถียรทางความร้อนที่ไม่ดี (ง่ายต่อการขับขี่ด้วยความร้อนต้องใช้การป้องกัน BMS ที่ซับซ้อน);

อายุการใช้งานระยะสั้น (เกี่ยวกับ 1000-2000 ครั้ง)

แอปพลิเคชัน: รถยนต์นั่งส่วนบุคคลระดับสูง (เช่น Tesla และ Nio)

2. แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP)
วัสดุแคโทด: ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต

ข้อดี:

ความปลอดภัยสูง (ความเสถียรของอุณหภูมิสูงไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะระเบิด);

Long Cycle Life (3000-5000 ครั้ง);

ต้นทุนต่ำ (ไม่ต้องพึ่งพาทรัพยากรโคบอลต์และนิกเกิล)

ข้อเสีย:

ความหนาแน่นพลังงานต่ำ (150-200 wh/kg);

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำไม่ดี (-10 ความจุองศาลดลงอย่างมีนัยสำคัญ);

แพลตฟอร์มแรงดันไฟฟ้าต่ำจำเป็นต้องเชื่อมต่อเซลล์มากขึ้นในซีรีย์

แอปพลิเคชัน: ยานพาหนะไฟฟ้าต่ำสุด, ยานพาหนะเชิงพาณิชย์ (เช่นแบตเตอรี่ BYD Blade)

3. แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอื่น ๆ
ลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ (LCO): ความหนาแน่นของพลังงานสูง แต่ค่าใช้จ่ายสูงและความปลอดภัยที่ไม่ดีส่วนใหญ่ใช้ในอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์สำหรับผู้บริโภค

ลิเธียมแมงกานีสออกไซด์ (LMO): ต้นทุนต่ำความปลอดภัยที่ดี แต่ชีวิตสั้น ๆ ใช้ในแบบจำลองไฮบริด

2. แบตเตอรี่นิกเกิล-โลหะไฮไดรด์ (เทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลง)

แบตเตอรี่ไฮไดรด์นิกเกิลโลหะเป็นแบตเตอรี่รองที่สามารถชาร์จและปล่อยออกมาได้ซ้ำ ๆ มันเป็นแบตเตอรี่สีเขียวชนิดใหม่ที่พัฒนาขึ้นในปี 1990 เพื่อแทนที่แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียมแบบดั้งเดิม

ข้อดี:

ความปลอดภัยสูง (ความต้านทานต่อการชาร์จ/คายประจุ);

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำที่ดี (มีอยู่ที่ -30 องศา);

การป้องกันสิ่งแวดล้อม (ไม่มีมลพิษทางโลหะหนัก)

ข้อเสีย:

ความหนาแน่นพลังงานต่ำ (60-120 wh/kg);

อัตราการสูญเสียตนเองสูง (ประมาณ 30% ต่อเดือน);

ค่าใช้จ่ายสูง (มีโลหะหายาก)

แอพพลิเคชั่น: รถยนต์ไฮบริด (เช่น Toyota Prius), การขนส่งทางรถไฟ, แบตเตอรี่สำรอง, บ้านอัจฉริยะ

3. แบตเตอรี่ตะกั่วกรด (ค่อยๆกำจัด)

การจำแนกประเภท: แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามัญ, AGM (ปรับปรุง)

ข้อดี:

ต้นทุนที่ต่ำมาก (เทคโนโลยีผู้ใหญ่);

ประสิทธิภาพการปลดปล่อยอัตราสูงที่ดี (เหมาะสำหรับการเริ่มต้นแหล่งจ่ายไฟ)

ข้อเสีย:

ความหนาแน่นของพลังงานต่ำมาก (30-50 wh/kg);

อายุการใช้งานระยะสั้น (300-500 ครั้ง);

มลพิษอย่างรุนแรง (มีกรดตะกั่วและกรดซัลฟูริก)

แอปพลิเคชัน: ยานพาหนะไฟฟ้าความเร็วต่ำ, แบตเตอรี่เริ่มต้นด้วยแบตเตอรี่รถยนต์เชื้อเพลิง

4. แบตเตอรี่โซลิดสเตต (เทคโนโลยีในอนาคต)
แบตเตอรี่โซลิดสเตตสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นแบตเตอรี่โดยใช้อิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง แบตเตอรี่โซลิดสเตตไม่ติดไฟไม่ผลิตอิเล็กโทรไลต์เหลวและไม่กัดกร่อน ดังนั้นพวกเขาจึงเป็นวิธีที่มีประสิทธิภาพในการแก้ปัญหาความปลอดภัยของแบตเตอรี่

คุณสมบัติทางเทคนิค: แทนที่อิเล็กโทรไลต์ของเหลวด้วยอิเล็กโทรไลต์ที่เป็นของแข็ง

ข้อดี:

ความหนาแน่นของพลังงานเชิงทฤษฎีสูง (400+ wh/kg);

ปรับปรุงความปลอดภัยอย่างมาก (ไม่มีการรั่วไหลไม่ติดไฟ);

Long Cycle Life (สูงสุด 10, 000 ครั้ง)

ข้อเสีย:

ต้นทุนที่สูงมาก (กระบวนการผลิตที่ซับซ้อน);

ปัญหาอิมพีแดนซ์อินเตอร์เฟสที่จะได้รับการแก้ไข

ยังไม่ได้ทำการค้าในขนาดใหญ่

ความคืบหน้า: โตโยต้า, CATL และ บริษัท อื่น ๆ คาดว่าจะมีการผลิตจำนวนมากภายในปี 2573

5. แบตเตอรี่โซเดียมไอออน (เทคโนโลยีที่เกิดขึ้นใหม่)

ข้อดี:
วัตถุดิบที่อุดมไปด้วย (ทรัพยากรโซเดียมกว้าง);

ประสิทธิภาพอุณหภูมิต่ำที่ยอดเยี่ยม (ความจุ 80% ที่ -40 องศา);

ต้นทุนต่ำ (ต่ำกว่าลิเธียมเหล็กฟอสเฟต) 30%

ข้อเสีย:

ความหนาแน่นพลังงานต่ำ (100-160 wh/kg);

ต้องมีการปรับปรุงชีวิตรอบ (ปัจจุบันประมาณ 2, 000} ครั้ง)

การใช้งาน: การจัดเก็บพลังงานยานพาหนะไฟฟ้าความเร็วต่ำ (CATL ได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์)

6. เซลล์เชื้อเพลิง (พลังงานไฮโดรเจน)
เซลล์เชื้อเพลิงเป็นอุปกรณ์ผลิตพลังงานที่แปลงไฮโดรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงและออกซิเจนโดยตรงเป็นพลังงานไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาทางเคมี

หลักการ: สร้างกระแสไฟฟ้าผ่านปฏิกิริยาไฮโดรเจน-ออกซิเจนและผลิตภัณฑ์คือน้ำ

ข้อดี:

ความหนาแน่นของพลังงานสูงมาก (การจัดเก็บไฮโดรเจนคือ 10 เท่าของแบตเตอรี่ลิเธียม);

การเติมไฮโดรเจนอย่างรวดเร็ว (3-5 นาที);

การปล่อยมลพิษเป็นศูนย์

ข้อเสีย:

ราคาสูง (ตัวเร่งปฏิกิริยาแพลตตินัม, เทคโนโลยีการจัดเก็บไฮโดรเจน);

การขาดโครงสร้างพื้นฐาน (สถานีไฮโดรเจนน้อย);

การผลิตไฮโดรเจนอาศัยพลังงานฟอสซิล

แอปพลิเคชัน: ยานพาหนะเชิงพาณิชย์รถบรรทุกหนัก (เช่น Toyota Mirai)

ตารางการเปรียบเทียบสรุป

แนวโน้มและความท้าทาย
ระยะสั้น: ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (การลดต้นทุน) และลิเธียมที่สาม (อายุการใช้งานแบตเตอรี่ยาว) อยู่ร่วมกัน;

ระยะกลาง: แบตเตอรี่โซเดียมไอออนเสริมตลาดระดับต่ำสุดและแบตเตอรี่โซลิดสเตตจะค่อยๆทำการค้า

ระยะยาว: เซลล์เชื้อเพลิงไฮโดรเจนอาจกลายเป็นแรงหลักของรถบรรทุกหนัก/การบิน แต่พวกเขาพึ่งพาการครบกำหนดของห่วงโซ่อุตสาหกรรมไฮโดรเจนสีเขียว