Kynning á flokkun og kostum og göllum bifreiða rafhlöður

Rafhlöður fyrir bifreiðar eru kjarnaþættir rafknúinna ökutækja. Rafhlöður af mismunandi tæknilegum leiðum eru mjög breytilegar í afköstum, kostnaði og viðeigandi atburðarásum. Eftirfarandi er greining á aðalflokkunum og kostum þeirra og göllum.

1. litíumjónarafhlöður (almenn tækni)

Litíumjónarafhlöður, vísað til sem litíum rafhlöður, eru rafhlöður sem nota litíummálm eða litíum ál sem neikvætt rafskautsefni og ekki vatnslausar raflausnarlausnir.

1. ternary litíum rafhlöður (NCM/NCA)
Efni bakskauts: oxíð af nikkel (Ni), kóbalt (CO), mangan (Mn) eða ál (Al).

Kostir:

High Energy Density (200-300 wh/kg) og langt aksturssvið;

Góð afköst lághita (getur samt viðhaldið mikilli afkastagetu við -20 gráðu);

Sterk hraðhleðsluhæfileiki.

Ókostir:

Mikill kostnaður (fer eftir af skornum skammti eins og kóbalt og nikkel);

Lélegur hitauppstreymi (auðvelt að hita, sem þarfnast flókinnar BMS verndar);

Stutt hringrásarlíf (um 1000-2000 sinnum).

Umsókn: Hágæða farþegabílar (eins og Tesla og Nio).

2. Litíum járnfosfat rafhlaða (LFP)
Efni bakskauts: Litíum járnfosfat.

Kostir:

Hátt öryggi (góður stöðugleiki háhita, ekki auðvelt að springa);

Langt lífslíf (3000-5000 sinnum);

Lítill kostnaður (ekkert háð kóbalt og nikkelauðlindum).

Ókostir:

Lítill orkuþéttleiki (150-200 wh/kg);

Léleg afköst lágs hitastigs (-10 gráðu afkastageta lækkar verulega);

Lágspennupallur, fleiri frumur þarf að tengja í röð.

Umsókn: Rafknúin ökutæki með lágum endum, atvinnutæki (svo sem Byd Blade rafhlöður).

3. Aðrar litíumjónarafhlöður
Litíum kóbaltoxíð (LCO): mikill orkuþéttleiki, en mikill kostnaður og lélegt öryggi, aðallega notað í neytandi rafeindatækni.

Litíum manganoxíð (LMO): Lágmark kostnaður, gott öryggi, en stutt líf, notað í blendingum.

2.. Nikkel-málmhýdríð rafhlaða (Transition Technology)

Nikkel-málmhýdríð rafhlaða er annar rafhlaða sem hægt er að hlaða og losa hvað eftir annað. Þetta er ný tegund af grænu rafhlöðu sem þróuð var á tíunda áratugnum til að skipta um hefðbundnar nikkel-kadmíum rafhlöður.

Kostir:

Mikið öryggi (ofhleðsla/losunarviðnám);

Góð afköst lágs hitastigs (fáanlegt við -30 gráðu);

Umhverfisvernd (engin þungmálm mengun).

Ókostir:

Lítill orkuþéttleiki (60-120 wh/kg);

Hátt sjálfstraust (um 30% á mánuði);

Mikill kostnaður (sem inniheldur sjaldgæfa málma).

Forrit: Hybrid ökutæki (svo sem Toyota Prius), járnbrautarflutning, afrit rafhlöður, snjall heimili.

3.

Flokkun: Venjuleg blý-sýru rafhlaða, aðalfundur (endurbætt).

Kostir:

Afar litlum tilkostnaði (þroskað tækni);

Góð afköst háhraða losunar (hentugur fyrir upphafsgjafa).

Ókostir:

Afar lítill orkuþéttleiki (30-50 wh/kg);

Stutt hringrásarlíf (300-500 sinnum);

Alvarleg mengun (inniheldur blý og brennisteinssýru).

Notkun: Lághraða rafknúin ökutæki, rafhlöður eldsneytisbifreiðar.

4.
Hægt er að skilja rafhlöður í föstu ástandi sem rafhlöður sem nota solid salta. Rafhlöður í föstu ástandi eru ekki eldfimar, framleiða ekki fljótandi salta og eru ekki tærandi. Þess vegna eru þau áhrifarík leið til að leysa öryggisvandamál rafhlöðunnar.

Tæknilegir eiginleikar: Skiptu um fljótandi raflausnir með fastum salta.

Kostir:

Hár fræðilegur orkuþéttleiki (400+ wh/kg);

Mjög bætt öryggi (enginn leki, ekki eldfimur);

Langt lífslíf (allt að 10, 000 sinnum).

Ókostir:

Ákaflega mikill kostnaður (flókið framleiðsluferli);

Viðnám viðnáms sem á að leysa;

Ekki enn markaðssett í stórum stíl.

Framfarir: Búist er við að Toyota, CATL og önnur fyrirtæki muni fjöldaframleiðsla árið 2030.

5. Natríumjónar rafhlaða (ný tækni)

Kostir:
Rík hráefni (breitt natríumauðlindir);

Framúrskarandi lághitaárangur (80% afkastageta við -40 gráðu);

Lágmark kostnaður (30% lægri en litíum járnfosfat).

Ókostir:

Lítill orkuþéttleiki (100-160 wh/kg);

Bæta þarf hringrásarlífið (nú um það bil 2, 000 sinnum).

Forrit: orkugeymsla, lághraða rafknúin ökutæki (CATL hefur losað vörur).

6. Eldsneytisfrumur (vetnisorku)
Eldsneytisfrumur er orkuvinnslutæki sem breytir beinu vetni og súrefni með mikilli hreinleika í raforku með efnafræðilegum viðbrögðum.

Meginregla: Búðu til rafmagn með vetnis-súrefnisviðbrögðum og afurðin er vatn.

Kostir:

Mjög mikill orkuþéttleiki (vetnisgeymsla er 10 sinnum meiri en litíum rafhlöður);

Hröð vetni (3-5 mínútur);

Núll losun.

Ókostir:

Mikill kostnaður (platínu hvati, vetnisgeymslutækni);

Skortur á innviðum (fáar vetnisstöðvar);

Vetnisframleiðsla treystir á steingerving orku.

Umsókn: Auglýsing ökutæki, þungir vörubílar (svo sem Toyota Mirai).

Samantekt samanburðartafla

Þróun og áskoranir
Til skamms tíma: Litíum járnfosfat (lækkun kostnaðar) og ternary litíum (Long Battery Life) lifa saman;

Miðlungs tíma: Natríumjónarafhlöður bæta við lágmark endan markaði og rafhlöður í föstu ástandi eru smám saman markaðssettar;

Langtíma: Vetniseldsneytisfrumur geta orðið aðalkraftur þungra vörubíla/flugs, en þær treysta á þroska græna vetnisiðnaðarkeðjunnar.