Sissejuhatus autoakude klassifikatsiooni ja eeliste ja puuduste juurde

Autovedude akud on elektrisõidukite põhikomponendid. Erineva tehnilise marsruudi akud on jõudluse, kulude ja kohaldatavate stsenaariumide osas märkimisväärselt erinevad. Järgnev on põhiklassifikatsioonide ning nende eeliste ja puuduste analüüs.

1. liitium-ioonakud (tavatehnoloogia)

Liitium-ioon võimsuse akud, mida nimetatakse liitiumpatareideks, on akud, mis kasutavad liitiummetalli või liitiumsulamit negatiivsete elektroodimaterjalidena ja mitte-vesilahustena.

1. Ternaarsed liitiumakud (NCM\/NCA)
Katoodimaterjalid: nikli (NI), koobalt (CO), mangaani (MN) või alumiiniumist (Al) oksiidid.

Eelised:

Suur energiatihedus (200-300 wh\/kg) ja pikk sõiduvahemik;

Hea madala temperatuuriga jõudlus (võib -20 kraadi korral endiselt säilitada suure mahutavuse);

Tugev kiire laadimisvõime.

Puudused:

Kõrged kulud (sõltub vähestest metallidest nagu koobalt ja nikkel);

Halb termiline stabiilsus (hõlpsasti termiline põgenemine, mis nõuab keerulist BMS -i kaitset);

Lühike tsükli elu (umbes 1000-2000 korda).

Rakendus: tipptasemel sõiduautod (näiteks Tesla ja NIO).

2. liitium fosfaataku (LFP)
Katoodimaterjal: liitiumi raudfosfaat.

Eelised:

Kõrge ohutus (hea kõrge temperatuuri stabiilsus, pole kerge plahvatada);

Pikk tsükli elu (3000-5000 korda);

Madalad kulud (ei sõltu koobalti ja nikliressurssidest).

Puudused:

Madala energiatihedus (150-200 wh\/kg);

Halb madala temperatuuri jõudlus (-10 kraadimaht langeb märkimisväärselt);

Madalpingeplatvorm, rohkem lahtreid tuleb ühendada järjestikku.

Rakendus: madala hinnaga elektrisõidukid, tarbesõidukid (näiteks BYD tera akud).

3. muud liitium-ioonakud
Liitiumkoobaltoksiid (LCO): kõrge energiatihedus, kuid kõrge hind ja halb ohutus, mida kasutatakse enamasti tarbeelektroonikas.

Liitiummangaanoksiid (LMO): odav, hea ohutus, kuid lühike eluiga, mida kasutatakse hübriidmudelites.

2. nikkel-metalli hüdriid aku (üleminekutehnoloogia)

Nikkel-metalli hüdriidi aku on sekundaarne aku, mida saab korduvalt laadida ja tühjendada. See on uut tüüpi roheline aku, mis on välja töötatud 1990ndatel traditsiooniliste nikkel-kadmiumakude asendamiseks.

Eelised:

Kõrge ohutus (ülekoormus\/tühjenduskindlus);

Hea madal temperatuur (saadaval aadressil -30 kraadi);

Keskkonnakaitse (raskemetallide saastamine puudub).

Puudused:

Madala energiatihedus (60-120 wh\/kg);

Kõrge eneseabilahenduse määr (umbes 30% kuus);

Kõrge hind (sisaldab haruldasi metalle).

Rakendused: hübriidsõidukid (näiteks Toyota Prius), raudtee transiit, varuakud, nutikad kodud.

3. pliihappe aku (järk-järgult kõrvaldatud)

Klassifikatsioon: tavaline pliihappe aku, AGM (täiustatud).

Eelised:

Äärmiselt odavad (küpsed tehnoloogia);

Hea kõrgkiirusega tühjendustulemus (sobib algallikaks).

Puudused:

Äärmiselt madala energiatihedus (30-50 wh\/kg);

Lühike tsükli elu (300-500 korda);

Raske reostus (sisaldab plii ja väävelhapet).

Rakendus: madala kiirusega elektrisõidukid, kütusesõidukite käivituspatareisid.

4. tahke oleku patareid (tulevane tehnoloogia)
Tahkispatareid saab mõista akudena, kasutades tahkeid elektrolüüte. Tahkispatareid on mittetäielikud, ei tooda vedelaid elektrolüüte ja on mittekorsiivsed. Seetõttu on need tõhus viis aku ohutusprobleemide lahendamiseks.

Tehnilised omadused: asendage vedelad elektrolüüdid tahkete elektrolüütidega.

Eelised:

Kõrge teoreetiline energiatihedus (400+ wh\/kg);

Ohutus on oluliselt paranenud (leket puudub, mittetäitlik);

Pikk tsükli elu (kuni 10, 000 korda).

Puudused:

Äärmiselt kõrge kulu (keeruline tootmisprotsess);

Liidese takistuse probleemid, mis tuleb lahendada;

Pole veel suures mahus turustatud.

Edusammud: Toyota, CATL ja teiste ettevõtete massitooteid oodatakse 2030. aastaks.

5. naatrium-ioonaku (arenev tehnoloogia)

Eelised:
Rikkad toorained (laiad naatriumiressursid);

Suurepärane madala temperatuuriga jõudlus (80% mahutavus -40 kraadi juures);

Madalad kulud (30% madalam kui liitium -raudfosfaat).

Puudused:

Madala energiatihedus (100-160 wh\/kg);

Tsükli eluiga tuleb täiustada (praegu umbes 2, 000 korda).

Rakendused: energiasalvestus, madala kiirusega elektrisõidukid (CATL on välja lasknud tooted).

6. kütuseelement (vesiniku energia)
Kütuseelement on elektritootmise seade, mis muundab keemiliste reaktsioonide kaudu otse suure puhtusarja vesiniku ja hapniku elektrienergiaks.

Põhimõte: vesiniku-hapnikureaktsiooni kaudu elektrit ja toode on vesi.

Eelised:

Äärmiselt kõrge energiatihedus (vesiniku säilitamine on 10 korda suurem kui liitiumpatareisid);

Kiire hüdrogeenimine (3-5 minutid);

Nullheide.

Puudused:

Kõrge hind (plaatina katalüsaator, vesiniku salvestamise tehnoloogia);

Infrastruktuuri puudumine (vähe hüdrogeenimisjaamu);

Vesiniku tootmine tugineb fossiilide energiast.

Rakendus: tarbesõidukid, raskeveokid (näiteks Toyota Mirai).

Kokkuvõtlik võrdluslaud

Suundumused ja väljakutsed
Lühiajaline: liitiumi rauafosfaat (kulude vähendamine) ja kolmene liitium (pikk aku tööiga) eksisteerivad;

Keskmine tähtaeg: naatriumioonide akud täiendavad madala hinnaga turgu ja tahkis-patareid turustatakse järk-järgult;

Pikaajaline: vesinikukütuse rakud võivad saada raskeveokite\/lennunduse peamiseks jõuks, kuid need tuginevad rohelise vesinikutööstuse ahela küpsusele.