Tartışma: Neden lityum demir fosfat olmasın?

Tesla’nın elektrikli arabalarını kullanmak güvenli mi? Neden lityum demir fosfat piller kullanmıyorsunuz? Aşağıdaki cevaplar lityum pil uygulayıcılarından gelmektedir.

Bir araştırma enstitüsünde çalışan bir mühendis olarak nihayet alanım hakkında birkaç söz söyleme fırsatı buldum.

Öncelikle bu kavramı düzeltmek için lityum pil genellikle lityum pil dediğimiz şeyin kısaltmasıdır. Ferroelektrik dediğiniz şey aslında bir tür lityum pildir. Pozitif elektrot verileri olarak lityum demir fosfat kullanır. Bir tür lityum pildir.

Şimdi yüzey soyutlamasının basit bir versiyonuyla başlayalım:

Tesla, pozitif elektrot olarak NCA ile Panasonic’i kullanır ve pil çalışmasının verimliliğini ve güvenliğini sağlamak ve geliştirmek için eksiksiz bir pil yönetim sistemi planlar. Kesinlikle güvenli olup olmadığına gelince, bu cevaplanamaz. Kendiliğinden yanmadan bahsedecek olursak, benzinli arabaların da yazın kendiliğinden tutuşacağını söylemek istiyorum.

Saf elektrikli araçlar için en çok endişelendiğimiz şey nedir? Bu endişeden uzak değil çünkü pillerin depolayabileceği enerji yoğunluğu çok düşük. Günümüzde, araba akülerinin enerji yoğunluğu genellikle 100 ila 150 Wh/kg’dır ve benzinin enerji yoğunluğu yaklaşık 10,000’dir. wh /kg. Yani kaplumbağa gibi bir sürü pil taşısanız bile, bununla baş edemezsiniz. Elektrikli arabaların günlük şarj işlemi sırasında nasıl bittiğine gülelim.

Mevcut pil teknolojisinin en büyük zayıflığı, Moore Yasasının çok gerisinde kalan düşük enerji yoğunluğudur. Boş lityumdan bahsetmeyin, enerji yoğunlukları yeterince yüksek olmasa da kullanışlı olmaktan çok uzaklar…

Söylemek isterim ki, lityum demir fosfat pillerin kullanılmamasının ana nedeni, düşük kapasite ve düşük enerjidir (lityum demir fosfat 3’ten biraz daha az, daha düşük voltaj, 3.4V, yani daha düşük enerji). Pratik uygulamalarda, otomobil akü paketlerinin tümü seri ve paralel olarak birleştirilir ve voltajı artırmak için bir seri bağlantı yöntemi gerekir. Bu sırada farklı piller arasındaki hücre voltajının ve kapasitenin tutarlılığı çok önemli hale gelir ve kapasitenin düşük olduğunu söylemek doğru olmaz.

Birkaç pozitif veri noktasını karşılaştırmak için, bu grafiği, yani beş önemli fonksiyonel kriteri tanıtmalıyız:

Güç, ömür, maliyet, güvenlik ve enerji.

Karşılaştırmalı veriler NMC/NCA üçlü veri/NCA, LCO lityum kobaltat, LFP lityum demir fosfat ve LMO lityum manganattır. NCA ve NCM yakın akraba oldukları için burada gruplandırılmıştır.

Resimden görebiliyoruz:

ittifak istatistikleri

Enerji en küçüğüdür (maalesef düşük kapasite bir problemdir, düşük voltaj 3.4V’luk bir problemdir, örneğin 4.7V lityum NMC spinel). Alan sınırlıdır, bu nedenle buraya şarj ve deşarj eğrileri koymayın.

Güç hiç de düşük değil (lityum demir fosfat 5C’nin pilot testi 130mAh/g düşüşe ulaşabilir (PHOSTECH ayrıca…) Karbon paketi + nano veri çarpanı hala çok güçlü!

Can ve can güvenliği en iyisidir, bu önemlidir çünkü polianyonun PO43-

Ek olarak, oksijen elektrolit ile daha iyi birleşerek daha düşük reaktiviteye neden olur. Üçlü verilerin aksine, oksijen kabarcıklarını ve diğer olayları görüntülemek daha kolaydır. Ömrü açısından genel olarak 4000 devir yapabileceği kabul edilmektedir.

Maliyet yüksektir ve lityum demir fosfatın maliyeti iyidir. Maliyet, yalnızca LMO lityum manganattan sonra ikinci sıradadır (bu şey, hava yakma, manganez kaynağı ucuzdur) ve ikinci en rekabetçi. Lityum demir fosfat malzemesi, lityum fosfor nispeten ucuzdur, ancak bazı maliyetler, toz yapma, ısıl işlem ve tembel atmosfer, veri maliyetleriyle sonuçlanan çeşitli işlem gereksinimleri (Çin’de yaklaşık 10 w/t) LMO kadar düşük değildir (6 ~ 7 w/t), ancak NMC (13 w/t) hala LCO’dan daha ucuzdur (daha pahalı).

Sebep: Kobalt, nikelden daha pahalıdır ve nikel, ferromanganezden daha pahalıdır. Hangi malzeme kullanılır ve hangi maliyet kullanılır.

Ardından aşağıdaki NCM/NCA verilerini karşılaştırın ve analiz edin

Enerji en büyük avantajdır (elektrikli arabalar sadece daha ileri gitmek ister, en önemlisi bu). Ayrıca yüksek nikel NCM verilerinin geliştirilmesi ile verilerin enerji yoğunluğu daha da iyileştirilebilir.

Güç sorun değil (aslında, tamamen elektrikli araçlar için enerji, güç özelliklerinden daha önemlidir, ancak Toyota Prius gibi hibrit araçlar için güç özellikleri daha önemlidir, ancak öncül, gücün kötü olmadığıdır).