Typy akumulatorów litowo-jonowych do pojazdów elektrycznych

W ostatnich latach światowy przemysł motoryzacyjny wykonał znaczący krok w kierunku pojazdów elektrycznych (EV). Sercem tych pojazdów jest akumulator litowo-jonowy – kluczowy element pojazdu elektrycznego. Ale czy wiesz, że istnieje wiele różnych typów akumulatorów litowo-jonowych używanych obecnie w pojazdach elektrycznych?"

Wszystkie różne typy akumulatorów litowo-jonowych są używane w pojazdach elektrycznych.

Obecnie istnieje sześć typów akumulatorów litowo-jonowych produkowanych przez światowy przemysł. Różnią się one głównie składem chemicznym elektrody dodatniej akumulatora (katody). Nazwa akumulatorów litowo-jonowych pochodzi od nazw pierwiastków stosowanych w katodzie:
    LCO | Litowo-kobaltowy LiCoO2
    LMO | tlenek litowo-manganowy LiMn2O4 i Li2MnO3
    NMC | Tlenek litowo-niklowo-manganowo-kobaltowy LiNiMnCoO2
    NCA | Tlenek litowo-niklowo-kobaltowo-aluminiowy LiNiCoAlO2
    LFP | litowo-żelazowo-fosforanowy LiFePo4
    LTO | Tlenek litowo-tytanianowy Li4Ti5O12

Naturalnie istnieje znacznie więcej składów chemicznych akumulatorów litowo-jonowych niż te wymienione powyżej, ale nie wszystkie są przeznaczone do produkcji komercyjnej.

W zastosowaniach motoryzacyjnych występują trzy typy: LFP, NMC, NCA. Chociaż baterie LMO były używane w samochodach elektrycznych we wczesnych dniach baterii litowo-jonowych, ten typ baterii ustąpił miejsca bardziej zaawansowanym bateriom. Co więcej, producenci samochodów nie są sztywno związani z określonym typem baterii, nawet w ramach tego samego modelu mogą używać różnych typów baterii.

Porównanie akumulatorów NMC, NCA i LFP.

Każdy typ baterii ma swoje unikalne właściwości, zarówno pozytywne, jak i negatywne.

Gęstość energii – to ilość energii (Wh), którą bateria może przechowywać w ciężarze właściwym lub objętości właściwej. Obecna technologia pozwala osiągnąć gęstość energii baterii NMC na poziomie około 230~250 Wh/kg, baterii NCA – około 322 Wh/kg, podczas gdy gęstość energii baterii LFP wynosi głównie około 130~160 Wh/kg. Jednak w praktyce różnica w przebiegu pojazdu elektrycznego między akumulatorami NMC i LFP jest niewielka, ponieważ zaleca się ładowanie akumulatora NMC do 80% w celu zachowania żywotności, podczas gdy LFP można ładować do 100% bez żadnych uszkodzeń.

Zaleca się ładowanie akumulatora NMC do 80%, podczas gdy LFP można ładować do 100% bez żadnych uszkodzeń.

Bezpieczeństwo. Parametr bezpieczeństwa zyskał na znaczeniu po kilku przypadkach samozapłonu samochodów Tesla. Pod względem bezpieczeństwa akumulatory LFP są liderem. Ze względu na doskonałą stabilność termiczną i chemiczną, a także zdolność do dostarczania znacznej mocy bez nagrzewania, minimalizują ryzyko przegrzania lub pożaru, w przeciwieństwie do akumulatorów NCA/NMC.

Odporność na temperaturę. Akumulator LFP ma lepszą wydajność w wysokich temperaturach, podczas gdy NCA/NMC działają lepiej w niskich temperaturach. Na przykład w temperaturze -20 ℃ bateria NMC może uwolnić 70,14% swojej pojemności; podczas gdy bateria LFP może uwolnić tylko 54,94%. Akumulator NMC jest zatem najlepszym wyborem do zastosowań w niskich temperaturach.

Żywotność. W tym parametrze baterie LFP są lepsze niż baterie NMC/NCA. W przypadku baterii LFP, przy ładowaniu prądem 1C i głębokości rozładowania 100%, bateria może wytrzymać do 3000 cykli. Jeśli głębokość rozładowania wynosi co najmniej 80%, bateria LFP może wytrzymać do 4500 cykli. Oznacza to, że jeśli bateria LFP jest ładowana i rozładowywana raz dziennie w 100%, to zauważalny spadek pojemności zajmie 8 lat. W tych samych warunkach bateria NMC działa gorzej, wykonując średnio od 1000 do 2000 cykli. Bateria NCA ma gorszą żywotność od 500 do 1000 cykli.

Przyjazność dla środowiska.Przyjazność dla środowiska jest głównym motywem tworzenia samochodów elektrycznych. Jeśli jakikolwiek materiał ma szkodliwy wpływ na środowisko, nie powinien być używany. Również w tym przypadku baterie LFP zostały pokonane przez NMC i NCA. Kobalt, który jest używany w bateriach NMC i NCA, jest substancją toksyczną i niekorzystnie wpływa na organizmy żywe.

Cena. W tym parametrze wszystkie typy baterii są prawie równe. Koszt surowców do produkcji baterii NMC i NCA jest droższy niż w przypadku baterii LFP. Jednak produkcja baterii LFP jest bardziej złożona, więc kosztuje więcej. W rezultacie różnica w cenie między tymi dwoma akumulatorami (dla tej samej pojemności) wynosi około 5-15% na korzyść akumulatorów LFP.

Powyższe porównanie daje ogólny obraz zalet i wad baterii NMC, NCA i LFP. Bateria litowa LFP jest znacznie bezpieczniejsza w obsłudze i będzie miała mniejszy wpływ na środowisko w przyszłości. Z tego powodu akumulatory LFP stają się dominującym typem akumulatorów do pojazdów elektrycznych. W Chinach, które są głównym producentem akumulatorów litowo-jonowych, akumulatory LFP stanowią obecnie ponad 60 procent całkowitej wielkości produkcji.

Mimo różnych składów chemicznych akumulatorów litowo-jonowych, tester MS800 może zidentyfikować wadliwe moduły akumulatorów w pojazdach hybrydowych i elektrycznych. Tester zapewnia jednoczesną diagnostykę 36 modułów akumulatorów litowo-jonowych. Proces diagnostyki modułów akumulatorów litowo-jonowych pojazdów elektrycznych jest automatyczny.

Cechy testera MS800:

• Diagnozuje wysokonapięciowe moduły akumulatorowe poprzez określenie ich pojemności.
• Ładuje szeregowo połączone ogniwa akumulatorów, które z czasem uległy rozładowaniu.
• Przygotowuje akumulator do instalacji w samochodzie poprzez zrównoważenie napięcia wszystkich modułów.
• Przygotowuje moduły do przechowywania, ładując je do określonego poziomu.