بطارية Lifepo4 أم بطارية ليثيوم ثلاثية؟

كمصدر للطاقة في السيارة ، يرتبط أداء البطارية ارتباطًا مباشرًا بقدرة السيارة بأكملها على التحمل وأمانها. تعد بطارية الليثيوم (خاصة بطارية lifepo4 وبطارية الليثيوم الثلاثية) أكثر أنواع البطاريات شيوعًا في السيارات الكهربائية وحتى في معظم المنتجات الإلكترونية. وهي موجودة منذ ما يقرب من نصف قرن منذ 1970. وتتمثل مزاياه الرئيسية في كثافة الطاقة العالية وعمر الدورة الطويل.

في الوقت الحالي ، يتم تصنيف بطاريات الليثيوم أيون بشكل أساسي وفقًا لاختلاف مواد القطب الموجب ، لأن مواد القطب السالب لها تأثير ضئيل على كثافة الطاقة للبطارية ، لذلك تم الآن تحسين أداء البطارية من خلال التحسين المستمر لمواد القطب الموجب .

أول ستة أنواع من مواد البطاريات في السوق هي تيتانات الليثيوم وكوبالتات الليثيوم ومنغنات الليثيوم وفوسفات حديد الليثيوم وكوبالت النيكل والمنغنيز والنيكل كوبالت الألومنيوم ، ويستخدم تيتانات الليثيوم كمادة قطب سالب ، وكثافة طاقته منخفضة للغاية ، من الواضح أنه غير مناسب للاستخدام في السيارات الكهربائية ، من ناحية أخرى ، يحتوي كوبالتات الليثيوم على كثافة طاقة عالية نسبيًا ، ولكن عمره ومقاومته لدرجات الحرارة المرتفعة ضعيف نسبيًا ، ويستخدم غالبًا في الأجهزة الرقمية مثل الهواتف المحمولة. منغنات الليثيوم منخفضة التكلفة ومستقرة ، لكن كثافة طاقتها منخفضة أيضًا. لذلك ، من منظور كثافة الطاقة والسلامة ، أصبحت بطاريات lifepo4 وبطاريات الليثيوم الثلاثية ذات الأداء الأفضل هي التيار الرئيسي لبطاريات طاقة السيارة الكهربائية ، ولكن هاتين البطاريتين لهما أيضًا اختلافات كبيرة في خصائصهما.

كثافة الطاقة

بطارية ليثيوم ثلاثية> بطارية lifepo4

العامل الأكثر أهمية لتقييم أداء البطارية هو كثافة الطاقة. تحت نفس الحجم أو الوزن ، كلما زادت كثافة الطاقة ، زادت الطاقة التي توفرها ، وزادت مدة عمل البطارية.

بطارية Lifepo4 (LFP) هي بطارية ليثيوم أيون تستخدم فوسفات الحديد الليثيوم كمادة قطب موجب ، وبطارية الليثيوم الثلاثية هي بطارية ليثيوم مع عنصر النيكل والكوبالت كمادة قطب موجبة ومنغنيز أو ملح ألومنيوم لتثبيت المادة الكيميائية بناء. يوجد بشكل أساسي NCM (منغنيز نيكل كوبالت) و NCA (نيكل كوبالت ألومنيوم).

وفقًا للخصائص الكيميائية ، تحتوي بطارية فوسفات الحديد الليثيوم على منصة منخفضة الجهد ، وبطارية ليثيوم فوسفات الحديد ذات كثافة طاقة تبلغ حوالي 140 واط / كجم. تتميز بطارية الليثيوم الثلاثية بجهد عالٍ وتبلغ كثافة الطاقة أساسًا 240 واط / كجم. هذا يعني ، تحت نفس وزن البطارية ، كثافة طاقة الليثيوم الثلاثي هي 1.7 مرة من مادة lifepo4.

ليس هناك شك في أن بطارية الليثيوم الثلاثية لها مزايا واضحة في كثافة الطاقة ، لكن كثافة الطاقة لبطارية الليثيوم الثلاثية بصيغ مختلفة ستختلف أيضًا (النيكل ، الكوبالت ، المنغنيز / الألومنيوم بنسب مختلفة).

أداء السلامة

بطارية Lifepo4> بطارية ليثيوم ثلاثية

يعد الاستقرار الحراري لـ lifepo4 حاليًا الأفضل في بطاريات الليثيوم للسيارات. ذروة التسخين الكهربائي أكبر من 350 درجة مئوية. عندما تكون درجة حرارة البطارية 500-600 درجة مئوية ، يبدأ التركيب الكيميائي الداخلي في التحلل.

الاستقرار الحراري لبطارية الليثيوم الثلاثية ضعيف ، وتبدأ في التحلل عند حوالي 300 درجة مئوية. لذلك ، فإن متطلبات نظام إدارة البطارية عالية جدًا ، ويلزم وجود جهاز حماية من درجة الحرارة الزائدة ونظام إدارة البطارية لحماية سلامة البطارية. لذلك ، في ظروف درجات الحرارة المرتفعة ، تكون سلامة فوسفات حديد الليثيوم عالية نسبيًا.

أداء درجات حرارة منخفضة

بطارية ليثيوم ثلاثية> بطارية lifepo4

في فصل الشتاء ، أصبحت مجموعة المبحرة من السيارات الكهربائية شائعة. أداء بطاريات Lifepo4 في درجات الحرارة المنخفضة أقل من أداء بطاريات الليثيوم الثلاثية. تتميز بطارية lifepo4 بحد أدنى لدرجة الحرارة يبلغ -20 درجة مئوية وأداء تفريغ ضعيف في بيئة ذات درجة حرارة منخفضة ، واستخدام بطارية الليثيوم الثلاثية له حد درجة حرارة منخفضة يبلغ -30 درجة مئوية ، كما أن أداء تفريغ درجات الحرارة المنخفضة جيد. في ظل نفس ظروف درجات الحرارة المنخفضة مثل بطارية فوسفات الحديد الليثيوم ، يكون توهين الأميال في الشتاء أقل من 15٪ ، وهو أعلى بكثير من بطارية فوسفات الحديد الليثيوم.

بالطبع ، من أجل تجنب التدهور الكبير في الأميال ، فإن معظم المركبات لديها الآن إدارة حرارية لضمان الأداء الشتوي للسيارة الكهربائية.

الحياة الدورية

بطارية Lifepo4> بطارية ليثيوم ثلاثية

سيتم تخفيف دورة الشحن والتفريغ الكاملة لبطارية lifepo4 إلى 80٪ من النسخة الأصلية بعد أكثر من 3500 دورة. وهذا يعني أنه إذا تم شحن البطارية وتفريغها مرة واحدة يوميًا ، فستظهر بطارية فوسفات الحديد الليثيوم أيضًا توهينًا كبيرًا لما يقرب من 10 سنوات.

بطارية الليثيوم الثلاثية لها عمر أقصر من بطارية lifepo4. عندما تكون دورة الشحن والتفريغ الكاملة أكثر من 2000 مرة ، سيبدأ التوهين في الحدوث ، أي حوالي 6 سنوات.

كلفة

بطارية ليثيوم ثلاثية> بطارية lifepo4

عند الحديث عن تكلفة البطارية ، تتمتع بطارية lifepo4 أيضًا بميزة كبيرة. لا يحتوي على معادن ثمينة (مثل النيكل والكوبالت) ، لذا فإن تكلفة الإنتاج أقل.

تستخدم بطارية الليثيوم الثلاثية مجموعة متنوعة من المواد مثل النيكل والكوبالت والمنغنيز ، ويتطلب إنتاج بطاريات عالية النيكل بيئة عملية صارمة نسبيًا ، والتكلفة الحالية مرتفعة نسبيًا. وبعد سنوات من التطوير ، كمواد أساسية ، بدأ الليثيوم والكوبالت والموارد المعدنية الأخرى في التشديد ، وخاصة الكوبالت المعدني ، يرتفع سعره على طول الطريق

لذا بطارية lifepo4 أو بطارية ليثيوم ثلاثية؟

من منظور كثافة طاقة البطارية ، وأداء درجات الحرارة المنخفضة ، والسلامة ، وعمر الخدمة والتكلفة ، فإن بطارية lifepo4 وبطارية الليثيوم الثلاثية لها مزاياها الخاصة ، والتي يصعب تحديد أي منها سيفوز. تؤدي الحقيقة أيضًا إلى تمييز المسار التقني لمادة الكاثود لبطارية الليثيوم.