リン酸鉄リチウム電池が今後も主流の電源電池であるのはなぜですか？

バッテリーが電気自動車の心臓部であるのはなぜですか？これは電気自動車の歴史から始めなければなりません。電気新エネルギー車に関して言えば、それらをまったく新しい技術や物に分類するのは簡単です。実際、電気自動車の歴史は、燃料車の前でさえ、予想よりはるかに早いです。アメリカのトーマス・ダベンポートは、1834年に最初のDC駆動の電気自動車を製造しました。 1838年、スコットランドのロバートデイビッドソンが電気駆動の列車を発明しました。現在でも路面電車は1840年に英国で特許を取得しています。世界初の電気自動車は1881年に誕生し、鉛蓄電池を搭載した三輪車であるフランスの人工エンジニア、グスタフ・トラフによって発明されました。その後、鉛蓄電池、ニッケルカドミウム電池、ニッケル水素電池、リチウムイオン電池などの燃料電池を電力として使用しました。

ご覧のように、電気自動車は自動車の燃料開発前に、初期にはある程度の規模を達成しましたが、現代では、燃料自動車の開発により、競争で電気自動車を苛立たせました。しかし、本当の問題は、過去が電気自動車の鉛蓄電池で優先され、鉛蓄電池の密度、寿命、電力制限に応じて、電源に方法がなかった、バッテリーのブレークスルーなどです。電気自動車の開発を停止させます。

リチウム電池の分類と長所と短所

この問題は、リチウム電池の登場後、20年間の活発な開発の後に徐々に改善されました。

リチウムイオン電池は通常、2つのカテゴリに分類されます。

リチウム電池：リチウム電池は、一般に、正極材料として二酸化リチウムマンガンを使用し、電池用の金属またはその合金金属アノード材料、水電解質溶液を使用します。

リチウムイオン電池：リチウムイオン電池は、一般的にリチウム合金金属酸化物アノード材料を使用し、カソード材料としてグラファイトを使用し、非水電解質バッテリーを使用します。

リチウム金属電池はエネルギー密度が高いですが、理論的には3,860ワット/ kgに達する可能性があります。ただし、安定性が低く充電できないため、繰り返し使用するパワーバッテリーとして使用することはできません。リチウムイオン電池は、繰り返し充電できることから主電源電池として開発されました。しかし、異なる元素との組み合わせにより、カソード材料の組成はさまざまな面で大きく異なり、カソード材料のルートをめぐる業界の論争が増加しています。

一般的に、最も一般的に使用される電力電池は、リン酸鉄リチウム電池、マンガン酸リチウム電池、酸化リチウムコバルト電池、および三元リチウム電池（三元ニッケルコバルトマンガン）です。

上記のすべての種類のバッテリーには、次のように要約される長所と短所があります。

リン酸鉄リチウム：

利点：長寿命、充放電速度、優れたセキュリティ、高温耐性、要素、無害、コストが低い。

短所：低エネルギー密度、低タップ密度（かさ密度）。

三元リチウム：

利点：エネルギー密度が高く、タップ密度が高い。

欠点：安全性の低下、耐熱性の低下、寿命の低下、高出力放電、不良、元素、有毒（充電および放電温度が急激に上昇した後の三元リチウム電池の電力、高温後の酸素燃焼の放出が非常に簡単）。

リチウムマンガン酸：

利点：高いタップ密度と低コスト。

短所：高温耐性が低く、長時間使用するとマンガン酸リチウムの温度が急激に上昇し、バッテリー寿命の減衰が深刻です（日産の電気自動車リーフなど）。

コバルト酸リチウム：

通常、3 c製品に使用されますが、セキュリティは非常に低く、パワーバッテリーには適していません。

理論的には、バッテリーは高エネルギー密度、高体積密度、優れた安全性、高温および低温耐性、長いサイクル寿命、無毒、無害、高電力の充電および放電であり、低電力のすべての利点を収集する必要があります費用。しかし、現在そのようなバッテリーはないので、さまざまなタイプのバッテリーの長所と短所を選択する必要があります。また、バッテリーポイントの電力需要も異なるため、判断する電気自動車の計画に基づいてのみ、バッテリールートの選択を正しく判断することができます。

リン酸鉄リチウム電池の利点

ここでは、2つの記事の前に戻る必要があります。電気自動車の将来は、狭い範囲で急速充電される電気自動車である必要があると分析しました。現在のファミリーカーは、長距離の2モードハイブリッドと、広範囲の公共交通市場の正味料金を必要としています。そのような車はどんな種類のバッテリーを必要としますか？

A、セキュリティ、

セキュリティは、最初に必要な車の前提条件です。携帯電話やコンピューターとは異なり、高速の自動車は、バッテリーによる押し出しや衝突事故など、多くの予測できない要因に遭遇する可能性があります。そして、どんな不利な要因もより多くの高齢者を生み出す可能性があります。歩かずに古い車を見て、劣った鉛蓄電池を使用していることがわかります。セキュリティがなく、自然発火のバッテリーケースがあり、至る所でバンプ燃焼が発生しています。テスラの安全設計のおかげで死傷者は出ていませんが、マスターなどの継続的な火災イベントの1年を締めくくります。しかし、同時に見たいのは、このイベントは非常にわずかな衝突であり、衝突自体であり、車や人に損傷を与えることはなく、バッテリーが燃えているので、もっと重大な事故である場合はどうでしょうか。

第二に、高速放電寿命

普通の車は何十年も持ちます、そして電気自動車のバッテリーは10年で少なくとも3,000サイクルを必要とします。バッテリーはより高価な部品であるため、車両の性能を確保し、所有者の利益を確保して市場を促進するために、寿命は自動車と同一視することが非常に重要です。現在、世界の自動車メーカーの電気自動車は、昨年BYD "Qin"にのみリストされており、バッテリーの寿命保証を行っています。

バッテリーの寿命は寿命のサイクルであり、数値で示される単純なバッテリーパラメーターではありません。バッテリーのサイクルとバッテリーのライフサイクル状態は、放電率、充電率、温度などのように密接に関連しています。バッテリーラボデータのサイクルライフは、通常、0.3 Cの一定の充電および放電率であり、一定の最高温度で20度です。 。しかし、実際の輸送プロセスでは、速度と温度は一定です。これは、ラップトップ、携帯電話、または蓄電池カーバッテリーが頻繁に使用される理由でもあり、実際の使用は特定のベンダーデータよりも長生きします。また、中小型の純粋な電気自動車と長距離の2モードハイブリッド車は、バッテリーが少ないため、放電要件が高くなり、寿命への影響が大きくなります。

たとえば、A123リン酸鉄リチウム電池は、通常、サイクル寿命が3000倍以上に達する可能性があります。しかし、A123模型飛行機のバッテリー、充電比10 c、放電率5 cのリン酸鉄リチウムは、実験室での寿命を600倍に短縮し、実際の使用では約400倍に短縮し、目に見える放電率が寿命に与える影響。

BYD「Qin」の例を見てみましょう。110kwモータードライブのわずか13KWHバッテリーピーク電力です。 「秦」が最大放電率8.4Cまでフル充電した場合、特に「秦」の電力が50％しかない場合、最大放電率は18cに達する可能性があります。バッテリーの低放電率が25cを超えると、バッテリーの寿命が大幅に短くなります。

310KWモーターの最大電力であるTeslaP85電力を見てください。実際、バッテリーの放電率はわずか4Cです。わずか30％の充電で、最大放電率はわずか10℃です。また、テスラの大容量バッテリーは、バッテリーが高出力で放電するのを大幅に回避します。

単純な対比を通して、バッテリー寿命の高速放電の利点を見ることができます。

第三に、温度適応性

バッテリーへの極度の低温影響、低充電および放電率での主な性能、および静電容量の減少。バッテリーへの極端な熱の影響、主なショーは、耐用年数の短縮、高温の安全性、および充電と放電の能力の低下です。

一般的にリチウム電池は零下20度以下で使用でき、電池自体の放電の過程で発熱しますが、エネルギー消費量の増加と損失のため、電池の影響で非常に寒いのは比較的軽いです力は避けられません。

純粋な電気自動車に対する極寒の影響は、デュアルモードハイブリッドの影響とは異なります。純粋な電気自動車には他の動力源がないため、極寒の条件で適切な温度に到達するには、バッテリー放電加熱に依存する必要があります。これは、エネルギー消費と航続距離に大きな影響を与えます。テスラは、100 kmのエネルギー消費量と航続距離に関係なく、冬の平和と水に大きな違いがあります。

2モードのハイブリッド効果は弱いです。昨年11月に宝頭で開催されたBYDのようなバックアップパワーとしてのハイブリッドエンジン、「秦」のプロモーション活動により、夜間の気温が氷点下15〜20度、打ち上げ車の朝は非常に寒くなると、システムは自動的にHEVに切り替わります。モード、エンジン駆動の空調、温度が改善されたときに車内の温度を急速に改善し、その後EVモデルに切り替えます。

非常に高温は、バッテリー自体などの純粋な電気およびハイブリッドに大きな影響を及ぼし、高出力放電温度が上昇します。通常のリチウムイオン電池、例えば20℃の放電では、電池の温度を50度近くまで上げることができます。このような高温は、バッテリーの寿命に影響を与えるだけでなく、セキュリティリスクもより重要です。高温環境下での三元テスラバッテリーなどは酸素を放出する可能性があり、酸素は可燃性の物体です。テスラは循環冷却システムによって温度を下げ、酸素が逃げるのを防ぐために隔離されたバッテリーをハードケースに包みます。しかし、衝撃に関しては、それでも発火することは避けられません。

第四に、エネルギー密度

エネルギー密度は、その名前が示すように、バッテリーユニットの重量が保持できる電力です。エネルギー密度は通常、バッテリーの重要な指標であると判断されますが、私の分析システムでは、バッテリー性能のエネルギー密度はそれほど重要ではありません。

2つの理由があります：

1.エネルギー密度は他の性能と組み合わせる必要があります。リン酸鉄リチウム電池などのエネルギー密度は高くありません。しかし、耐高温性の安全性と安定性の特性のため、バッテリーのリン酸鉄リチウム電池は非常にシンプルであり、多くの保護補助装置を必要としません。テスラの三元電池の電池セル密度は高いですが、安全性が低いため高温耐性がないため、複雑な電池保護装置のセットと組み合わせる必要がありますが、これらのデバイスは車の重量を増加させています。テスラとバッテリー保護装置を混乱させる準備ができている継続的な燃焼事故の後の報告は、それは三元バッテリーのエネルギー密度の利点を弱めるでしょう。

2.自動車の効果、特に将来の電気自動車、ハイブリッド車、および小型の純粋な電気自動車の主流のトレンドに対する重み。 130kWh / kgのエネルギー密度と200kWh / kgのエネルギー密度のバッテリーの比較を想像することができます。最大の80度の電気でも、2種類の違いがありますが、バッテリーの重量は200kgです。

これは、2トンに近い車への影響は非常に少ないです。

ですから、自然のバッテリーエネルギー密度は大きいほど良いと思いますが、意図的に最大を追求する必要はありません。特にエネルギー密度が大きく安定しないほど、これが基本的な常識です。十分なレベルである限り、エネルギー密度はそれほど重要ではありません。

第五に、コスト

コストは非常によく理解されており、このシリーズの最初の部分で計算された、広く採用されるためのコスト上の利点がなければなりません。小規模の純粋な電気自動車またはハイブリッド電気自動車は、一方ではバッテリーのコストを節約するために車両のバッテリーの量を減らす必要があり、他方ではバッテリー保護装置のコストを減らす必要があります。したがって、テスラのバッテリーコストは低いが、全体的なコストは依然として高いことがわかりました。

上記の議論を通して、異なるリチウムイオン電池には自然な長所と短所があることがわかります。しかし重要なのは、適切なバッテリーを選択できるように、将来の電気自動車開発の重要な要素をどのように分類するかです。

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