Lima jenis baterai kendaraan dan analisis tren pengembangan
Salah satu komponen terpenting dari kendaraan listrik energi baru adalah baterai, dan salah satu alasan yang menghambat pengembangan kendaraan energi baru adalah masalah pengisian daya baterai. Baterai sangat penting untuk pengembangan kendaraan listrik energi baru.
Apa yang dimaksud dengan jenis-jenis aki kendaraan? Bagaimana performa dan harga jenis-jenis aki kendaraan? Artikel ini akan memberikan pengenalan yang komprehensif tentang masalah jenis-jenis aki kendaraan saat ini.
Daftar Isi
Lima jenis baterai kendaraan
Jenis-jenis baterai kendaraan termasuk baterai asam timbal, baterai nikel-kadmium dan baterai nikel-logam hidrida, baterai litium, baterai lithium, baterai lithium besi fosfat, dan sel bahan bakar.
Baterai asam timbal
Sebagai teknologi yang relatif matang dalam jenis baterai kendaraan, baterai timbal-asam masih menjadi satu-satunya baterai untuk kendaraan listrik yang dapat diproduksi secara massal karena biayanya yang murah dan debitnya yang tinggi.
Selama Olimpiade Beijing, terdapat 20 kendaraan listrik yang menggunakan baterai asam timbal untuk menyediakan layanan transportasi untuk Olimpiade. Namun, energi spesifik, daya spesifik, dan kepadatan energi baterai asam timbal sangat rendah, dan tidak mungkin bagi kendaraan listrik yang menggunakan ini sebagai sumber daya untuk memiliki kecepatan dan daya jelajah yang baik.
Baterai nikel-kadmium dan baterai nikel-logam hidrida
Meskipun kinerjanya lebih baik daripada baterai timbal-asam, baterai ini mengandung logam berat, yang akan menyebabkan polusi pada lingkungan setelah digunakan dan dibuang. Dalam jenis baterai kendaraan, baterai tenaga nikel-logam hidrida baru saja memasuki tahap matang, dan ini adalah satu-satunya sistem baterai yang telah benar-benar diverifikasi dan dikomersialkan serta ditingkatkan dalam sistem baterai yang digunakan dalam kendaraan listrik hibrida.
99% dari pangsa pasar baterai hibrida yang ada saat ini adalah baterai bertenaga hidrida nikel-logam. Saat ini, produsen baterai tenaga otomotif utama di dunia terutama mencakup PEVE dan Sanyo dari Jepang. PEVE menempati 85% pangsa pasar baterai Ni-MH global untuk kendaraan Hibrida. Penerapan baterai Ni-MH Cina di mobil masih dalam tahap penelitian dan pengembangan.
Baterai litium
Baterai timbal-asam tradisional, baterai nikel-kadmium, dan baterai nikel-logam hidrida dalam jenis baterai kendaraan relatif matang dalam teknologi, tetapi ada masalah besar ketika digunakan sebagai baterai daya di mobil. Saat ini, semakin banyak produsen mobil yang memilih untuk menggunakan baterai lithium sebagai baterai daya untuk jenis baterai kendaraan. Karena baterai daya lithium-ion memiliki keuntungan sebagai berikut: tegangan kerja tinggi; energi spesifik yang besar; ukuran kecil; ringan; siklus hidup yang panjang; tingkat self-discharge yang rendah; tidak ada efek memori; tidak ada polusi, dll.
Saat ini, hambatan yang menghambat pengembangan baterai lithium-ion daya adalah: kinerja keselamatan dan sistem manajemen baterai daya mobil. Dalam hal kinerja keselamatan, karena kepadatan energi yang tinggi, suhu kerja yang tinggi, dan lingkungan kerja yang keras dari baterai lithium-ion, ditambah dengan konsep keselamatan yang berorientasi pada orang, pengguna telah mengedepankan persyaratan yang sangat tinggi untuk keselamatan baterai.
Dalam hal sistem manajemen baterai daya mobil, karena tegangan kerja baterai daya mobil adalah 12V atau 24V, sedangkan tegangan kerja baterai lithium-ion daya tunggal adalah 3,7V, maka perlu untuk meningkatkan tegangan dengan menghubungkan beberapa baterai secara seri.
Namun, karena sulit bagi baterai untuk mencapai pengisian dan pengosongan yang benar-benar seragam, baterai tunggal dalam beberapa kemasan baterai yang terhubung secara seri akan memiliki kondisi pengisian dan pengosongan yang tidak seimbang, dan baterai akan terlihat kekurangan daya dan kelebihan daya. Situasi ini akan menyebabkan penurunan kinerja baterai yang tajam, dan pada akhirnya menyebabkan seluruh paket baterai gagal bekerja secara normal, atau bahkan dibuang, sehingga sangat mempengaruhi masa pakai dan keandalan baterai.
Baterai lithium besi fosfat
Baterai lithium besi fosfat juga merupakan jenis baterai lithium. Energi spesifiknya kurang dari setengah dari baterai lithium kobalt oksida, tetapi memiliki keamanan yang tinggi, jumlah siklus dapat mencapai 2000 kali, debit yang stabil, dan harga yang murah. Ini telah menjadi pilihan baru untuk jenis aki kendaraan.
Sel bahan bakar
Sederhananya, sel bahan bakar adalah perangkat pembangkit listrik yang secara langsung mengubah energi kimia yang ada dalam bahan bakar dan oksidan menjadi energi listrik. Yang paling menjanjikan untuk digunakan pada mobil adalah sel bahan bakar membran penukar proton. Prinsip kerjanya adalah: mengirimkan hidrogen ke anoda, dan melalui aksi katalis, dua elektron dalam atom hidrogen dipisahkan.
Dua elektron ditarik oleh katoda untuk menghasilkan arus melalui sirkuit eksternal, dan ion hidrogen yang telah kehilangan elektron dapat melewati membran penukar proton dan bergabung kembali dengan atom oksigen dan elektron di katoda untuk membentuk air. Karena oksigen dapat diperoleh dari udara, selama hidrogen terus menerus disuplai ke anoda dan air diambil pada waktunya, sel bahan bakar dapat terus menerus menyediakan energi listrik.
Karena sel bahan bakar secara langsung mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi listrik tanpa proses pembakaran di tengahnya, sel bahan bakar tidak dibatasi oleh siklus Carnot. Saat ini, di antara jenis baterai kendaraan, efisiensi konversi bahan bakar ke listrik dari sistem sel bahan bakar adalah 45% hingga 60%, sedangkan efisiensi pembangkit listrik tenaga panas dan tenaga nuklir sekitar 30% hingga 40%.
Tren pengembangan baterai kendaraan energi baru
Dalam pengembangan kendaraan energi baru, teknologi baterai nickel metal hydride adalah yang paling matang, dan akan tetap menjadi arus utama jenis baterai kendaraan dalam tiga tahun ke depan. Setelah itu, teknologi baterai nikel-metal hidrida akan bersaing dengan sel bahan bakar litium besi fosfat dan hidrogen, dan secara bertahap akan digantikan oleh baterai litium dan sel bahan bakar dalam lima tahun.
Dalam hal tren harga, harga baterai daya lithium-ion pengisian cepat saat ini untuk jenis baterai kendaraan adalah sekitar $1600 / kwh, dan harga baterai daya lithium-ion biasa adalah sekitar $500 / kwh. Menurut tren harga bensin dan listrik saat ini di Amerika Serikat, biaya penggunaan kendaraan listrik baterai lithium-ion pengisian cepat dengan masa pakai baterai 100 km adalah 25% lebih tinggi daripada kendaraan mesin pembakaran internal bensin dengan kinerja yang sebanding selama masa pakai kendaraan.
Setelah harga baterai listrik untuk kendaraan listrik turun menjadi $200-300 / kwh, biaya penggunaan kendaraan listrik akan sebanding dengan biaya kendaraan tradisional. Menurut perkiraan, dengan dorongan kebijakan yang relevan di berbagai negara, permintaan global untuk ion lithium untuk kendaraan listrik akan mendekati 50Gwh pada tahun 2020, biaya baterai pengisian cepat diperkirakan akan turun menjadi $400-500 / kwh pada tahun 2020, dan harga baterai listrik biasa dapat turun menjadi $200-300 / kwh
Kendaraan energi baru memilih baterai lithium terner atau baterai lithium besi fosfat
Untuk kendaraan energi baru, intinya adalah baterai, yang menyumbang 40% hingga 60% dari biaya kendaraan. Saat ini, ada banyak jenis baterai kendaraan, dan rute teknis yang paling penting adalah rute baterai lithium terner dan rute baterai lithium besi fosfat. Sebagai konsumen, bagaimana Anda harus memilih? Baterai tidak hanya mempengaruhi masa pakai baterai kendaraan energi baru, tetapi juga secara langsung mempengaruhi banyak kinerja. Di antara mereka, konsumen paling khawatir tentang keamanan, masa pakai baterai, dan pengisian daya.
Keselamatan adalah premis dasar dari aktivitas lainnya. Dalam hal ini, dibandingkan lfp vs nmcbaterai lithium besi fosfat memiliki keuntungan yang jelas. Ketika suhu mencapai 180 ° C, katoda baterai bahan terner mulai terurai dan menghasilkan sejumlah besar oksigen, yang secara kimiawi akan bereaksi dengan pelarut di dalam baterai, dan kemudian menghasilkan sejumlah besar panas untuk membentuk reaksi berantai. Namun, karena mobil baterai lithium iron phosphate dapat menahan suhu 800 ° C pada elektroda positif, kondisi kebakaran relatif keras dan relatif lama, menyisakan banyak waktu bagi pemiliknya untuk melarikan diri.
Dari segi daya tahan baterai, tidak diragukan lagi bahwa baterai lithium terner dengan densitas energi yang lebih tinggi memiliki lebih banyak keunggulan. Namun untuk kendaraan energi baru, daya jelajahnya sudah cukup sesuai dengan skenario penggunaannya. Jika tidak, terlalu banyak daya dan baterai yang kelebihan berat badan hanya akan meningkatkan biaya pembelian dan konsumsi daya mobil, dan kinerja biaya sangat rendah. Intinya adalah mengisi ulang daya dengan cepat.
Sejauh menyangkut karakteristik kimiawi baterai itu sendiri, pengisian daya baterai lithium terner lebih cepat karena tegangannya lebih tinggi dan memiliki daya pengisian yang lebih besar pada arus yang sama. Baterai lithium besi fosfat dapat menutupi kekurangan ini melalui teknologi. Tegangan kendaraan kendaraan baterai lithium terner sangat tinggi, tetapi jika tegangan tumpukan pengisian rendah, daya pengisiannya tidak akan dapat meningkat.
Peach
Hai para pembaca yang budiman, dengan penuh percaya diri saya memperkenalkan diri saya sebagai seorang penulis yang memiliki hasrat yang kuat untuk menulis dan pengalaman yang substansial dalam industri penukaran baterai. Latar belakang pendidikan saya meliputi gelar sarjana di bidang Teknik Elektronik, dan saya sebelumnya menjabat sebagai insinyur baterai di sebuah perusahaan baterai terkenal, secara aktif berpartisipasi dalam dan memimpin berbagai proyek stasiun penukaran sepeda motor, mulai dari desain hingga implementasi operasional.
Selama bertahun-tahun, saya telah secara aktif mengeksplorasi dan meneliti secara ekstensif teknologi swapping, model bisnis, dan tren pasar. Melalui pengalaman praktis, saya telah mengumpulkan wawasan yang berharga, secara aktif berkontribusi pada berbagai aspek perencanaan stasiun, pemilihan peralatan, dan manajemen operasional.
Saya sangat menantikan untuk berbagi wawasan dan pengalaman saya dalam domain pertukaran baterai. Saya percaya bahwa tulisan saya akan membantu Anda mendapatkan pemahaman yang lebih baik tentang industri yang berkembang pesat ini dan memberikan wawasan yang berharga untuk pengambilan keputusan Anda. Mari kita mulai perjalanan yang menarik untuk menjelajahi dunia pertukaran baterai bersama-sama!
Lima jenis baterai kendaraan dan analisis tren pengembangan
Salah satu komponen terpenting dari kendaraan listrik energi baru adalah baterai, dan salah satu alasan yang menghambat pengembangan kendaraan energi baru adalah masalah pengisian daya baterai. Baterai sangat penting untuk pengembangan kendaraan listrik energi baru.
Apa yang dimaksud dengan jenis-jenis aki kendaraan? Bagaimana performa dan harga jenis-jenis aki kendaraan? Artikel ini akan memberikan pengenalan yang komprehensif tentang masalah jenis-jenis aki kendaraan saat ini.
Lima jenis baterai kendaraan
Jenis-jenis baterai kendaraan termasuk baterai asam timbal, baterai nikel-kadmium dan baterai nikel-logam hidrida, baterai litium, baterai lithium, baterai lithium besi fosfat, dan sel bahan bakar.
Baterai asam timbal
Sebagai teknologi yang relatif matang dalam jenis baterai kendaraan, baterai timbal-asam masih menjadi satu-satunya baterai untuk kendaraan listrik yang dapat diproduksi secara massal karena biayanya yang murah dan debitnya yang tinggi.
Selama Olimpiade Beijing, terdapat 20 kendaraan listrik yang menggunakan baterai asam timbal untuk menyediakan layanan transportasi untuk Olimpiade. Namun, energi spesifik, daya spesifik, dan kepadatan energi baterai asam timbal sangat rendah, dan tidak mungkin bagi kendaraan listrik yang menggunakan ini sebagai sumber daya untuk memiliki kecepatan dan daya jelajah yang baik.
Baterai nikel-kadmium dan baterai nikel-logam hidrida
Meskipun kinerjanya lebih baik daripada baterai timbal-asam, baterai ini mengandung logam berat, yang akan menyebabkan polusi pada lingkungan setelah digunakan dan dibuang. Dalam jenis baterai kendaraan, baterai tenaga nikel-logam hidrida baru saja memasuki tahap matang, dan ini adalah satu-satunya sistem baterai yang telah benar-benar diverifikasi dan dikomersialkan serta ditingkatkan dalam sistem baterai yang digunakan dalam kendaraan listrik hibrida.
99% dari pangsa pasar baterai hibrida yang ada saat ini adalah baterai bertenaga hidrida nikel-logam. Saat ini, produsen baterai tenaga otomotif utama di dunia terutama mencakup PEVE dan Sanyo dari Jepang. PEVE menempati 85% pangsa pasar baterai Ni-MH global untuk kendaraan Hibrida. Penerapan baterai Ni-MH Cina di mobil masih dalam tahap penelitian dan pengembangan.
Baterai litium
Baterai timbal-asam tradisional, baterai nikel-kadmium, dan baterai nikel-logam hidrida dalam jenis baterai kendaraan relatif matang dalam teknologi, tetapi ada masalah besar ketika digunakan sebagai baterai daya di mobil. Saat ini, semakin banyak produsen mobil yang memilih untuk menggunakan baterai lithium sebagai baterai daya untuk jenis baterai kendaraan. Karena baterai daya lithium-ion memiliki keuntungan sebagai berikut: tegangan kerja tinggi; energi spesifik yang besar; ukuran kecil; ringan; siklus hidup yang panjang; tingkat self-discharge yang rendah; tidak ada efek memori; tidak ada polusi, dll.
Saat ini, hambatan yang menghambat pengembangan baterai lithium-ion daya adalah: kinerja keselamatan dan sistem manajemen baterai daya mobil. Dalam hal kinerja keselamatan, karena kepadatan energi yang tinggi, suhu kerja yang tinggi, dan lingkungan kerja yang keras dari baterai lithium-ion, ditambah dengan konsep keselamatan yang berorientasi pada orang, pengguna telah mengedepankan persyaratan yang sangat tinggi untuk keselamatan baterai.
Dalam hal sistem manajemen baterai daya mobil, karena tegangan kerja baterai daya mobil adalah 12V atau 24V, sedangkan tegangan kerja baterai lithium-ion daya tunggal adalah 3,7V, maka perlu untuk meningkatkan tegangan dengan menghubungkan beberapa baterai secara seri.
Namun, karena sulit bagi baterai untuk mencapai pengisian dan pengosongan yang benar-benar seragam, baterai tunggal dalam beberapa kemasan baterai yang terhubung secara seri akan memiliki kondisi pengisian dan pengosongan yang tidak seimbang, dan baterai akan terlihat kekurangan daya dan kelebihan daya. Situasi ini akan menyebabkan penurunan kinerja baterai yang tajam, dan pada akhirnya menyebabkan seluruh paket baterai gagal bekerja secara normal, atau bahkan dibuang, sehingga sangat mempengaruhi masa pakai dan keandalan baterai.
Baterai lithium besi fosfat
Baterai lithium besi fosfat juga merupakan jenis baterai lithium. Energi spesifiknya kurang dari setengah dari baterai lithium kobalt oksida, tetapi memiliki keamanan yang tinggi, jumlah siklus dapat mencapai 2000 kali, debit yang stabil, dan harga yang murah. Ini telah menjadi pilihan baru untuk jenis aki kendaraan.
Sel bahan bakar
Sederhananya, sel bahan bakar adalah perangkat pembangkit listrik yang secara langsung mengubah energi kimia yang ada dalam bahan bakar dan oksidan menjadi energi listrik. Yang paling menjanjikan untuk digunakan pada mobil adalah sel bahan bakar membran penukar proton. Prinsip kerjanya adalah: mengirimkan hidrogen ke anoda, dan melalui aksi katalis, dua elektron dalam atom hidrogen dipisahkan.
Dua elektron ditarik oleh katoda untuk menghasilkan arus melalui sirkuit eksternal, dan ion hidrogen yang telah kehilangan elektron dapat melewati membran penukar proton dan bergabung kembali dengan atom oksigen dan elektron di katoda untuk membentuk air. Karena oksigen dapat diperoleh dari udara, selama hidrogen terus menerus disuplai ke anoda dan air diambil pada waktunya, sel bahan bakar dapat terus menerus menyediakan energi listrik.
Karena sel bahan bakar secara langsung mengubah energi kimia bahan bakar menjadi energi listrik tanpa proses pembakaran di tengahnya, sel bahan bakar tidak dibatasi oleh siklus Carnot. Saat ini, di antara jenis baterai kendaraan, efisiensi konversi bahan bakar ke listrik dari sistem sel bahan bakar adalah 45% hingga 60%, sedangkan efisiensi pembangkit listrik tenaga panas dan tenaga nuklir sekitar 30% hingga 40%.
Tren pengembangan baterai kendaraan energi baru
Dalam pengembangan kendaraan energi baru, teknologi baterai nickel metal hydride adalah yang paling matang, dan akan tetap menjadi arus utama jenis baterai kendaraan dalam tiga tahun ke depan. Setelah itu, teknologi baterai nikel-metal hidrida akan bersaing dengan sel bahan bakar litium besi fosfat dan hidrogen, dan secara bertahap akan digantikan oleh baterai litium dan sel bahan bakar dalam lima tahun.
Dalam hal tren harga, harga baterai daya lithium-ion pengisian cepat saat ini untuk jenis baterai kendaraan adalah sekitar $1600 / kwh, dan harga baterai daya lithium-ion biasa adalah sekitar $500 / kwh. Menurut tren harga bensin dan listrik saat ini di Amerika Serikat, biaya penggunaan kendaraan listrik baterai lithium-ion pengisian cepat dengan masa pakai baterai 100 km adalah 25% lebih tinggi daripada kendaraan mesin pembakaran internal bensin dengan kinerja yang sebanding selama masa pakai kendaraan.
Setelah harga baterai listrik untuk kendaraan listrik turun menjadi $200-300 / kwh, biaya penggunaan kendaraan listrik akan sebanding dengan biaya kendaraan tradisional. Menurut perkiraan, dengan dorongan kebijakan yang relevan di berbagai negara, permintaan global untuk ion lithium untuk kendaraan listrik akan mendekati 50Gwh pada tahun 2020, biaya baterai pengisian cepat diperkirakan akan turun menjadi $400-500 / kwh pada tahun 2020, dan harga baterai listrik biasa dapat turun menjadi $200-300 / kwh
Kendaraan energi baru memilih baterai lithium terner atau baterai lithium besi fosfat
Untuk kendaraan energi baru, intinya adalah baterai, yang menyumbang 40% hingga 60% dari biaya kendaraan. Saat ini, ada banyak jenis baterai kendaraan, dan rute teknis yang paling penting adalah rute baterai lithium terner dan rute baterai lithium besi fosfat. Sebagai konsumen, bagaimana Anda harus memilih? Baterai tidak hanya mempengaruhi masa pakai baterai kendaraan energi baru, tetapi juga secara langsung mempengaruhi banyak kinerja. Di antara mereka, konsumen paling khawatir tentang keamanan, masa pakai baterai, dan pengisian daya.
Keselamatan adalah premis dasar dari aktivitas lainnya. Dalam hal ini, dibandingkan lfp vs nmcbaterai lithium besi fosfat memiliki keuntungan yang jelas. Ketika suhu mencapai 180 ° C, katoda baterai bahan terner mulai terurai dan menghasilkan sejumlah besar oksigen, yang secara kimiawi akan bereaksi dengan pelarut di dalam baterai, dan kemudian menghasilkan sejumlah besar panas untuk membentuk reaksi berantai. Namun, karena mobil baterai lithium iron phosphate dapat menahan suhu 800 ° C pada elektroda positif, kondisi kebakaran relatif keras dan relatif lama, menyisakan banyak waktu bagi pemiliknya untuk melarikan diri.
Dari segi daya tahan baterai, tidak diragukan lagi bahwa baterai lithium terner dengan densitas energi yang lebih tinggi memiliki lebih banyak keunggulan. Namun untuk kendaraan energi baru, daya jelajahnya sudah cukup sesuai dengan skenario penggunaannya. Jika tidak, terlalu banyak daya dan baterai yang kelebihan berat badan hanya akan meningkatkan biaya pembelian dan konsumsi daya mobil, dan kinerja biaya sangat rendah. Intinya adalah mengisi ulang daya dengan cepat.
Sejauh menyangkut karakteristik kimiawi baterai itu sendiri, pengisian daya baterai lithium terner lebih cepat karena tegangannya lebih tinggi dan memiliki daya pengisian yang lebih besar pada arus yang sama. Baterai lithium besi fosfat dapat menutupi kekurangan ini melalui teknologi. Tegangan kendaraan kendaraan baterai lithium terner sangat tinggi, tetapi jika tegangan tumpukan pengisian rendah, daya pengisiannya tidak akan dapat meningkat.
Posting terkait