อภิปราย: ทำไมไม่ลิเธียมไอรอนฟอสเฟต?

รถยนต์ไฟฟ้าของเทสลาปลอดภัยหรือไม่? ทำไมไม่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต? คำตอบต่อไปนี้มาจากผู้ปฏิบัติงานแบตเตอรี่ลิเธียม

ในฐานะวิศวกรที่ทำงานในสถาบันวิจัย ในที่สุดฉันก็มีโอกาสพูดสักสองสามคำเกี่ยวกับสาขาของฉัน

ก่อนอื่น เพื่อแก้ไขแนวคิดนี้ แบตเตอรี่ลิเธียมคือคำย่อที่เรามักเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียม สิ่งที่คุณเรียกว่าเฟอร์โรอิเล็กทริกเป็นแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดหนึ่ง ใช้ลิเธียมโซเดียมฟอสเฟตเป็นข้อมูลอิเล็กโทรดบวก เป็นแบตเตอรี่ลิเธียมชนิดหนึ่ง

มาเริ่มกันที่ Surface Abstraction เวอร์ชั่นง่าย ๆ กันก่อน:

เทสลาใช้พานาโซนิคโดยมี NCA เป็นขั้วไฟฟ้าบวก และวางแผนระบบการจัดการแบตเตอรี่แบบสมบูรณ์เพื่อให้มั่นใจและปรับปรุงประสิทธิภาพและความปลอดภัยในการใช้งานแบตเตอรี่ ส่วนจะปลอดภัยหรือไม่ อันนี้ตอบไม่ได้ หากคุณต้องการพูดถึงการเผาไหม้ที่เกิดขึ้นเอง ฉันยังต้องการบอกด้วยว่ารถยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินก็จะติดไฟได้เองตามธรรมชาติในฤดูร้อนด้วย

สำหรับรถยนต์พลังงานไฟฟ้า เรากังวลอะไรมากที่สุด? สิ่งนี้ไม่ได้ห่างไกลจากความวิตกกังวล เนื่องจากความหนาแน่นของพลังงานที่แบตเตอรี่สามารถจัดเก็บได้นั้นต่ำมาก ปัจจุบันความหนาแน่นพลังงานของแบตเตอรี่รถยนต์มักจะอยู่ที่ 100 ถึง 150 Wh/kg และความหนาแน่นของพลังงานของน้ำมันเบนซินอยู่ที่ประมาณ 10,000 วัตต์/กก. ดังนั้นแม้ว่าคุณจะพกแบตเตอรี่จำนวนมากเช่นเต่า คุณก็ไม่สามารถรับมือได้ มาหัวเราะกันเถอะว่ารถยนต์ไฟฟ้าหมดพลังงานระหว่างการชาร์จในแต่ละวันได้อย่างไร

จุดอ่อนที่ใหญ่ที่สุดของเทคโนโลยีแบตเตอรี่ในปัจจุบันคือความหนาแน่นของพลังงานต่ำ ซึ่งช้ากว่ากฎของมัวร์ อย่าพูดถึงลิเธียมเปล่า แม้ว่าความหนาแน่นของพลังงานจะไม่สูงพอ แต่ก็ไม่มีประโยชน์…

เหตุผลหลักที่ไม่ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนฟอสเฟต ฉันต้องการจะบอกว่ามีความจุต่ำและพลังงานต่ำ (ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตน้อยกว่า 3 เล็กน้อยแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 3.4V ดังนั้นพลังงานที่ต่ำกว่า) ในการใช้งานจริง ชุดแบตเตอรี่รถยนต์ทั้งหมดรวมกันเป็นอนุกรมและขนาน และต้องใช้วิธีการเชื่อมต่อแบบอนุกรมเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้า ในเวลานี้ ความสม่ำเสมอของแรงดันไฟฟ้าของเซลล์และความจุระหว่างแบตเตอรี่ต่างๆ กลายเป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่ง และไม่ควรพูดอย่างถี่ถ้วนว่าความจุนั้นต่ำ

เพื่อเปรียบเทียบจุดข้อมูลเชิงบวกหลายจุด เราต้องแนะนำกราฟนี้ กล่าวคือเกณฑ์การทำงานที่สำคัญห้าประการ:

พลังงาน ชีวิต ต้นทุน ความปลอดภัย และพลังงาน

ข้อมูลเปรียบเทียบคือ NMC/NCA ข้อมูลสามเท่า/NCA, LCO ลิเธียมโคบอลเตต, LFP ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตและ LMO ลิเธียมแมงกาเนต NCA และ NCM เป็นญาติสนิท ดังนั้นจึงถูกจัดกลุ่มไว้ที่นี่

จากภาพเราจะเห็นว่า:

สถิติพันธมิตร

พลังงานมีขนาดเล็กที่สุด (น่าเสียดายที่ความจุต่ำเป็นปัญหา แรงดันไฟฟ้าต่ำเป็นปัญหา 3.4V เช่นนิลลิเธียม NMC 4.7V) พื้นที่มีจำกัด อย่าวางเส้นโค้งการชาร์จและการคายประจุที่นี่

พลังงานไม่ต่ำเลย (การทดสอบนำร่องของลิเธียมโซเดียมฟอสเฟต 5C สามารถเข้าถึง 130mAh/g ลดลง (PHOSTECH ก็สามารถ…) แพ็คเกจคาร์บอน + ตัวคูณข้อมูลนาโนยังคงทรงพลังมาก!

ความปลอดภัยในชีวิตและชีวิตนั้นดีที่สุด ซึ่งสำคัญ เพราะเป็นที่คาดเดากันว่าโพลิเนี่ยน PO43-

นอกจากนี้ ออกซิเจนจะรวมตัวกับอิเล็กโทรไลต์ได้ดีขึ้น ส่งผลให้ปฏิกิริยาลดลง การแสดงฟองออกซิเจนและปรากฏการณ์อื่นๆ ต่างจากข้อมูลแบบไตรภาค ในแง่ของอายุขัย โดยทั่วไปถือว่าสามารถทำได้ 4000 รอบ

ค่าใช้จ่ายสูงและราคาของลิเธียมเหล็กฟอสเฟตก็ดี ค่าใช้จ่ายเป็นอันดับสองรองจาก LMO ลิเธียมแมงกานีส (สิ่งนี้การเผาไหม้ในอากาศแหล่งแมงกานีสมีราคาถูก) และการแข่งขันสูงเป็นอันดับสอง วัสดุลิเธียมโซเดียมฟอสเฟต ลิเธียมฟอสฟอรัสค่อนข้างถูก แต่ต้นทุนบางอย่าง การทำผง การรักษาความร้อน และบรรยากาศขี้เกียจ ความต้องการกระบวนการต่างๆ ส่งผลให้ต้นทุนข้อมูล (ประมาณ 10 w/t ในประเทศจีน) ไม่ต่ำเท่ากับ LMO (6 ~ 7 w/t) แต่ NMC (13 w/t) ยังคงถูกกว่า LCO (แพงกว่า)

เหตุผล: โคบอลต์มีราคาแพงกว่านิกเกิล และนิกเกิลมีราคาแพงกว่าเฟอร์โรแมงกานีส ใช้วัสดุอะไรและราคาเท่าไร

จากนั้นเปรียบเทียบและวิเคราะห์ข้อมูล NCM/NCA ต่อไปนี้

พลังงานเป็นข้อได้เปรียบที่ใหญ่ที่สุด (รถยนต์ไฟฟ้าเพียงแค่ต้องการไปต่อ นี่คือสิ่งที่สำคัญที่สุด) นอกจากนี้ ด้วยการพัฒนาข้อมูล NCM นิกเกิลสูง ความหนาแน่นของพลังงานของข้อมูลสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้

กำลังไม่มีปัญหา (อันที่จริงสำหรับรถยนต์ไฟฟ้าล้วนๆ พลังงานมีความสำคัญมากกว่าคุณลักษณะด้านกำลัง แต่สำหรับรถยนต์ไฮบริดอย่าง Toyota Prius ลักษณะกำลังมีความสำคัญมากกว่า