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Por que a maioria das novas tecnologias de energia usa baterias de lítio e a Toyota ainda usa baterias recarregáveis ​​de níquel-hidreto metálico?

Embora a lista de veículos de energia nova na China não inclua muitos veículos híbridos não plug-in, é inegável que esses veículos híbridos não precisam mudar os hábitos do usuário, mas podem trazer muita economia de combustível e qualidade de direção. , Cada vez mais popular entre os usuários.

Por falar em potência híbrida, além da Honda, que chegou atrasada, é confiável no mercado nacional que a Toyota foi a primeira a trazer essa tecnologia para a China. A Toyota está claramente tirando vantagem disso. Em janeiro de 2019, as vendas do Camry de oitava geração atingiram 19,720, dos quais os modelos híbridos representaram 21%. O modelo mais barato e compacto Leeling vendeu 26,681 unidades em janeiro, com veículos híbridos respondendo por 20% das vendas.

No entanto, muitos consumidores ainda têm dúvidas sobre os veículos híbridos. Por que a Toyota está se concentrando cegamente no uso de baterias de níquel-hidreto metálico quando a maioria dos veículos de energia nova (como Tesla, NIO, BYD, etc.) está em uso? Baterias de lítio têm sido usadas em nossas necessidades diárias. Hoje, o uso de baterias de níquel-hidreto metálico é obsoleto. Esta é a fábrica para reduzir os custos de produção? Na verdade, o uso de baterias de níquel-hidreto metálico em veículos híbridos tem vantagens consideráveis, não apenas na Toyota, mas também em híbridos de muitas marcas, como Ford e General Motors. A maioria dos carros elétricos escolhe baterias de níquel-hidreto metálico como meio de armazenamento de energia elétrica.

A voltagem que usamos diariamente é de 1.2 V, que é uma bateria de níquel-hidreto metálico.

1.22. Milhares de baterias, segurança em primeiro lugar

A bateria Ni-MH tornou-se a primeira escolha para muitos carros devido à sua segurança e confiabilidade incomparáveis. Por outro lado, o eletrólito das baterias de níquel-hidreto metálico é uma solução aquosa não inflamável. Por outro lado, a capacidade de calor específico e o calor de evaporação do eletrólito da bateria de níquel-hidreto metálico são relativamente altos, enquanto a densidade de energia é relativamente baixa, o que significa que mesmo em caso de curto-circuito, perfuração e outras anomalias extremas condições, o aumento da temperatura da bateria não é suficiente para causar combustão. Finalmente, como um produto de bateria maduro, a bateria Ni-MH tem baixa dificuldade de controle de qualidade e alto rendimento.

No final de 2014, mais de 73% dos veículos híbridos do mundo usam baterias de níquel-hidreto metálico, um total de mais de 8 milhões de veículos. Esses veículos híbridos tiveram graves acidentes de segurança de bateria durante seu uso. Como representante de veículos comerciais híbridos, o Toyota Prius não tem perda óbvia de vida útil da bateria devido aos seus excelentes procedimentos de carga e descarga após 10 anos de uso. Portanto, as baterias maduras de níquel-hidreto metálico são as baterias mais valiosas para aplicações comerciais.

A bateria do Prius não teve acidentes graves de segurança. A bateria foi carregada artificialmente por testadores estrangeiros.

Carregamento superficial, longa vida

Em segundo lugar, as baterias Ni-MH têm um bom desempenho de carga e descarga rápida. Por exemplo, a capacidade da bateria do carro bimotor Camry de oitava geração mais recente é de apenas 6.5 kWh, o que é menos da metade da capacidade dos veículos híbridos plug-in acima de 10 kWh. As baterias Ni-MH são mais vantajosas do que as baterias de lítio porque o método de trabalho do sistema híbrido exige que as baterias sejam carregadas e descarregadas rapidamente.

Embora a densidade de energia das baterias Ni-MH seja apenas 60-80% daquela das baterias de lítio (baterias de lítio 100J / m), as baterias Ni-MH têm requisitos mais baixos para proteção de segurança e controle de temperatura e são fáceis de encontrar em híbridos pequenos veículos. Posição própria.

Sob uma estratégia de produção de energia razoável, o sistema de energia especial para veículos elétricos híbridos pode usar apenas 10% da capacidade da bateria durante a condução. Mesmo nos casos mais extremos, a capacidade máxima da bateria só pode chegar a 40%. Em outras palavras, cerca de 60% da eletricidade nunca foi usada. Essa estratégia de gerenciamento de bateria é chamada de carregamento superficial, que pode estender muito a vida útil das baterias de níquel-cromo e seu efeito de memória é muito melhorado, com mais de 10,000 ciclos de carga-descarga.

A Consumer Reports pesquisou mais de 36,000 proprietários de Prius e concluiu que o carro é confiável e muito barato de usar. Para este fim, a Consumer Reports conduziu o mesmo desempenho de economia de combustível em um Prius de 10 anos com uma milhagem de 330,000 quilômetros e um Prius de 10 anos com uma quilometragem de 3,200 quilômetros. E testes de desempenho. Os resultados mostram que os carros antigos e novos que foram usados ​​por 10 anos e dirigiram 330,000 quilômetros mantiveram o mesmo nível de consumo de combustível e desempenho de energia, indicando que a bateria de níquel-hidreto metálico e o sistema de energia híbrido ainda podem funcionar normalmente .

Desde a popularização de veículos de energia nova (elétrico puro e híbrido plug-in) no mercado nacional em 2015, veículos de energia nova usando baterias de lítio têm uma vida útil de bateria reduzida após um certo número de anos de uso, e sua potência é significativamente reduzida em ambientes de baixa temperatura no inverno, causando muitos proprietários de automóveis. Há ansiedade óbvia de resistência durante o uso. Isso é causado pelas características das baterias de lítio. Portanto, nos 3-4 anos de veículos de energia nova, a maior taxa de garantia é de apenas 45%, em comparação com o veículo de menor combustível com apenas 60% (mesma idade do veículo), que é muito menor.

3. Fabricação de baterias ecológicas para carros ecologicamente corretos

Embora a bateria de lítio não tenha efeito de memória, o ciclo de carga e descarga geralmente é de apenas 600 vezes. No ambiente complexo de carga e descarga rápida de alta corrente e sobrecarga e descarga excessiva, a vida útil da bateria é bastante reduzida. Além disso, devido ao uso de soluções eletrolíticas orgânicas, a resistência da bateria de lítio aumenta rapidamente em baixas temperaturas e seu desempenho é bastante atenuado a 0 ° C, o que não atende aos requisitos de uso normal a -10 ° C. Em contraste, devido ao uso de soluções eletrolíticas alcalinas, a temperatura operacional das baterias de níquel-hidreto metálico pode ser tão baixa quanto -40 ° C. Portanto, a potência e a economia dos veículos híbridos não mudam significativamente no inverno.

Finalmente, as baterias Ni-MH são mais ecológicas porque não contêm substâncias altamente tóxicas. Os componentes importantes das baterias de níquel-hidreto metálico são o níquel e as terras raras, que apresentam alto valor de recuperação (valor residual) e baixa dificuldade de recuperação. Basicamente, tudo pode ser reciclado e reutilizado para realizar o desenvolvimento sustentável de materiais. Conhecida como a bateria mais ecológica.

Por outro lado, as baterias de lítio são mais difíceis de reciclar. A própria atividade química da bateria de lítio torna o percurso técnico de sua reciclagem muito complicado. A bateria deve ser pré-processada, incluindo descarga, desmontagem, trituração e classificação. O invólucro de plástico e metal desmontado pode ser reciclado, mas o custo é alto: a tensão residual ainda é de várias centenas de volts (não incluída) e perigosa; o invólucro da bateria é seguro, a embalagem é auto-desmontável e um esforço considerável é aberto; além disso, o cátodo da bateria de lítio. Os materiais também são diferentes, com alta demanda por soluções ácidas e alcalinas para recuperação. Com a tecnologia atual, a reciclagem de baterias de lítio é um negócio deficitário.

Além das vantagens acima, as baterias Ni-MH também têm as vantagens de características de descarga estáveis, curvas de descarga suaves e baixo valor calorífico. Portanto, antes de um grande avanço na tecnologia de baterias, esta bateria Ni-MH de densidade de energia relativamente baixa ainda é a melhor parceira para veículos híbridos que não requerem bateria alta. A placa PCB que integra módulos de controle como instrumentação, ar condicionado, áudio e botões inteligentes também é uma solução integrada. É importante reduzir o peso, economizar custos (incluindo redução de peças, redução de processos de montagem, redução de chicotes elétricos do veículo, etc.) e redução de espaço. Atualmente, as funções de cada parte do veículo são realizadas através de seus próprios módulos independentes, como botões inteligentes, ar condicionado, áudio, painel de instrumentos, radar, monitoramento da pressão dos pneus, etc. Estes módulos são independentes um do outro e realizam sua próprias funções. A integração de aparelhos elétricos de baixa tensão não apenas reduz muito o custo dos aparelhos elétricos, mas também reduz o custo de diagnóstico do produto, produção, teste, modificação e pós-venda, otimiza o sistema do carro de passageiros e é benéfico para os leves de todo o veículo. O EEE integrado também é a base para os fabricantes de automóveis dominarem sua competitividade central.