신에너지 전기 자동차의 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 배터리이며, 신에너지 자동차의 개발을 방해하는 이유 중 하나는 배터리의 충전 문제입니다. 배터리는 신에너지 전기 자동차 개발에 필수적인 요소입니다.
무엇 차량 배터리 유형? 차량용 배터리의 종류별 성능과 가격은 어떻게 되나요? 이 기사에서는 현재 차량 배터리 유형에 대한 포괄적인 문제를 소개합니다.
목차
5가지 유형의 차량용 배터리
차량용 배터리의 종류에는 납축 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 및 니켈 수소 배터리, 리튬 배터리, 리튬 인산철 배터리 및 연료 전지가 있습니다.
납축 배터리
차량용 배터리 유형 중 비교적 성숙한 기술인 납축 배터리는 저렴한 비용과 높은 방전율로 인해 대량 생산이 가능한 유일한 전기차용 배터리입니다.
베이징 올림픽 기간 동안 올림픽 교통 서비스를 제공하기 위해 납축 배터리를 사용하는 전기 자동차 20대가 운행되었습니다. 하지만 납축 배터리의 비에너지, 비출력, 에너지 밀도는 매우 낮기 때문에 이를 동력원으로 사용하는 전기차는 속도와 순항 거리를 확보할 수 없습니다.
니켈-카드뮴 배터리 및 니켈-금속 수소 배터리
납축전지보다 성능은 우수하지만 중금속이 포함되어 있어 사용 후 폐기 시 환경 오염을 유발합니다. 차량용 배터리의 종류 중 니켈수소전지는 이제 막 성숙 단계에 접어들었으며, 하이브리드 전기자동차에 사용되는 배터리 시스템에서 실제로 검증되고 상용화되어 규모를 확대한 배터리 시스템은 니켈수소전지가 유일합니다.
기존 하이브리드 배터리 시장 점유율의 99%는 니켈 수소 배터리입니다. 현재 세계 주요 자동차 배터리 제조업체는 주로 일본의 PEVE와 산요를 포함합니다. PEVE는 전 세계 하이브리드 차량용 Ni-MH 배터리 시장 점유율 85%를 차지하고 있습니다. 중국산 Ni-MH 배터리를 자동차에 적용하는 것은 아직 연구 개발 단계에 있습니다.
리튬 배터리
전통적인 납축 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 및 니켈 수소 배터리 유형의 차량용 배터리는 비교적 기술이 성숙했지만 자동차의 전원 배터리로 사용될 때 큰 문제가 있습니다. 현재 점점 더 많은 자동차 제조업체가 리튬 배터리를 차량용 배터리의 전원 배터리로 선택하고 있습니다. 리튬 이온 전원 배터리는 높은 작동 전압, 큰 비 에너지, 작은 크기, 가벼운 무게, 긴 사이클 수명, 낮은 자체 방전율, 메모리 효과 없음, 오염 없음 등의 장점이 있기 때문에 리튬 이온 전원 배터리는 다음과 같은 장점이 있습니다.
현재 전력 리튬 이온 배터리의 개발을 방해하는 병목 현상은 안전 성능과 자동차 전력 배터리의 관리 시스템입니다. 안전 성능 측면에서 리튬 이온 전력 배터리의 높은 에너지 밀도, 높은 작동 온도 및 열악한 작업 환경과 사람 중심의 안전 개념으로 인해 사용자는 배터리 안전에 대한 매우 높은 요구 사항을 제시했습니다.
자동차 전원 배터리의 관리 시스템 측면에서 자동차 전원 배터리의 작동 전압은 12V 또는 24V이고 단일 전원 리튬 이온 배터리의 작동 전압은 3.7V이므로 여러 개의 배터리를 직렬로 연결하여 전압을 높여야 합니다.
그러나 배터리가 완전히 균일한 충전 및 방전을 달성하기 어렵기 때문에 직렬로 연결된 여러 배터리 팩의 단일 배터리는 충전 및 방전 상태가 불균형하고 배터리가 과충전 및 과방전 상태로 나타납니다. 이러한 상황은 배터리 성능의 급격한 저하로 이어지고 결국 전체 배터리 팩이 정상적으로 작동하지 않거나 심지어 폐기되어 배터리의 수명과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다.
리튬 인산철 배터리
리튬 인산철 배터리도 리튬 배터리의 일종입니다. 비 에너지는 리튬 코발트 산화물 배터리의 절반 이하이지만 안전성이 높고 사이클 수가 2000 회에 달할 수 있으며 안정적인 방전 및 저렴한 가격이 특징입니다. 차량 배터리 유형에 대한 새로운 선택이 되었습니다.
연료 전지
간단히 말해, 연료 전지는 연료와 산화제에 존재하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 발전 장치입니다. 자동차에 사용하기에 가장 유망한 것은 양성자 교환막 연료 전지입니다. 작동 원리는 수소를 양극으로 보내고 촉매의 작용을 통해 수소 원자의 두 전자가 분리되는 것입니다.
두 전자는 음극에 끌려 외부 회로를 통해 전류를 생성하고, 전자를 잃은 수소 이온은 양성자 교환막을 통과하여 음극에서 산소 원자 및 전자와 재결합하여 물을 형성할 수 있습니다. 산소는 공기 중에서 얻을 수 있기 때문에 양극에 수소를 지속적으로 공급하고 제때 물을 제거하기만 하면 연료 전지는 지속적으로 전기 에너지를 공급할 수 있습니다.
연료 전지는 중간에 연소 과정 없이 연료의 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하기 때문에 카르노 사이클의 제약을 받지 않습니다. 현재 차량용 배터리의 종류 중 연료전지 시스템의 연료 대 전기 변환 효율은 45%~60%이며, 화력발전과 원자력의 효율은 약 30%~40%입니다.
신에너지 자동차 배터리 개발 동향
새로운 에너지 차량의 개발에서 니켈 금속 수소 배터리 기술은 가장 성숙했으며 향후 3년 동안 차량 배터리 유형의 주류로 남을 것입니다. 그 후 니켈 금속 수소 배터리 기술은 리튬 인산철 및 수소 연료 전지와 경쟁하고 5년 안에 리튬 배터리와 연료 전지로 점차 대체될 것입니다.
가격 동향 측면에서 현재 차량 배터리 유형에 대한 고속 충전 리튬 이온 전력 배터리의 가격은 약 $1600 / kwh이고 일반 리튬 이온 전력 배터리의 가격은 약 $500 / kwh입니다. 현재 미국의 휘발유 및 전기 가격 추세에 따르면 배터리 수명이 100km 인 고속 충전 리튬 이온 동력 배터리 전기 자동차의 사용 비용은 차량의 전체 서비스 수명 동안 비슷한 성능의 가솔린 내연 기관 차량보다 25% 더 높습니다.
전기차용 전력 배터리 가격이 $200-300/kwh로 떨어지면 전기 자동차 사용 비용이 기존 차량과 비슷해질 것입니다. 예측에 따르면, 각국의 관련 정책의 장려로 2020년 전기차용 리튬 이온의 글로벌 수요는 50Gwh에 육박하고, 고속 충전 배터리 가격은 2020년에 $400-500/kwh로 떨어질 것으로 예상되며, 일반 전력 배터리 가격은 $200-300/kwh로 떨어질 수 있을 것으로 전망됩니다.
새로운 에너지 차량은 삼원계 리튬 배터리 또는 리튬 인산철 배터리를 선택합니다.
신에너지 자동차의 경우 핵심은 차량 비용의 40% ~ 60%를 차지하는 배터리입니다. 현재 많은 유형의 차량 배터리가 있으며 가장 중요한 기술 경로는 삼원계 리튬 배터리 경로와 리튬 인산철 배터리 경로입니다. 소비자는 어떻게 선택해야 할까요? 배터리는 신에너지 자동차의 배터리 수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라 많은 성능에도 직접적인 영향을 미칩니다. 그중에서도 소비자는 안전, 배터리 수명 및 충전에 대해 가장 우려하고 있습니다.
안전은 다른 모든 활동의 기본 전제입니다. 이와 관련하여 LFP 대 NMC리튬 인산철 배터리는 분명한 장점이 있습니다. 온도가 180°C에 도달하면 삼원계 물질 배터리의 음극이 분해되기 시작하여 다량의 산소를 생성하여 배터리 내부의 용매와 화학적으로 반응한 다음 다량의 열을 발생시켜 연쇄 반응을 형성합니다. 그러나 리튬 인산철 배터리 자동차는 양극에서 800°C의 온도를 견딜 수 있기 때문에 화재 조건이 상대적으로 가혹하고 비교적 길기 때문에 소유자가 탈출할 수 있는 충분한 시간을 남깁니다.
배터리 수명 측면에서 에너지 밀도가 높은 삼원계 리튬 배터리가 더 많은 이점을 가지고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 새로운 에너지 차량의 경우 자체 사용 시나리오에 따라 순항 범위가 충분합니다. 그렇지 않으면 너무 많은 전력과 과중한 배터리는 자동차의 구매 비용과 전력 소비를 증가시킬 뿐이며 가성비가 매우 낮습니다. 핵심은 전력을 빠르게 보충하는 것입니다.
배터리 자체의 화학적 특성에 관한 한, 배터리 자체의 충전은 삼원계 리튬 배터리 는 전압이 더 높고 같은 전류에서 더 큰 충전 전력을 가지기 때문에 더 빠릅니다. 리튬 인산철 배터리는 기술을 통해 이러한 단점을 보완할 수 있습니다. 삼원계 리튬 배터리 차량의 차량 전압은 매우 높지만 충전 파일의 전압이 낮으면 충전 전력을 높일 수 없습니다.
Peach
안녕하세요, 독자 여러분, 저는 글쓰기에 대한 열정과 배터리 스와핑 업계에 대한 풍부한 경험을 가진 작가라고 자신 있게 소개합니다. 저는 전자공학 학사 학위를 받았으며, 이전에 유명 파워 배터리 회사에서 배터리 엔지니어로 근무하면서 설계부터 운영 구현까지 다양한 오토바이 스와핑 스테이션 프로젝트에 적극적으로 참여하고 주도했습니다.
수년 동안 저는 스와핑 기술, 비즈니스 모델 및 시장 동향을 적극적으로 탐구하고 광범위하게 연구했습니다. 실무 경험을 통해 스테이션 계획, 장비 선정 및 운영 관리의 다양한 측면에 적극적으로 기여하면서 귀중한 통찰력을 축적해 왔습니다.
배터리 스와핑 분야에서 저의 통찰력과 경험을 공유할 수 있기를 간절히 기대하고 있습니다. 저의 글이 빠르게 진화하는 이 산업을 더 잘 이해하고 의사결정에 귀중한 통찰력을 제공하는 데 도움이 될 것이라 믿습니다. 배터리 스와핑의 세계를 함께 탐험하는 흥미진진한 여정을 시작합시다!
차량용 배터리의 5가지 유형과 개발 동향 분석
신에너지 전기 자동차의 가장 중요한 구성 요소 중 하나는 배터리이며, 신에너지 자동차의 개발을 방해하는 이유 중 하나는 배터리의 충전 문제입니다. 배터리는 신에너지 전기 자동차 개발에 필수적인 요소입니다.
무엇 차량 배터리 유형? 차량용 배터리의 종류별 성능과 가격은 어떻게 되나요? 이 기사에서는 현재 차량 배터리 유형에 대한 포괄적인 문제를 소개합니다.
5가지 유형의 차량용 배터리
차량용 배터리의 종류에는 납축 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 및 니켈 수소 배터리, 리튬 배터리, 리튬 인산철 배터리 및 연료 전지가 있습니다.
납축 배터리
차량용 배터리 유형 중 비교적 성숙한 기술인 납축 배터리는 저렴한 비용과 높은 방전율로 인해 대량 생산이 가능한 유일한 전기차용 배터리입니다.
베이징 올림픽 기간 동안 올림픽 교통 서비스를 제공하기 위해 납축 배터리를 사용하는 전기 자동차 20대가 운행되었습니다. 하지만 납축 배터리의 비에너지, 비출력, 에너지 밀도는 매우 낮기 때문에 이를 동력원으로 사용하는 전기차는 속도와 순항 거리를 확보할 수 없습니다.
니켈-카드뮴 배터리 및 니켈-금속 수소 배터리
납축전지보다 성능은 우수하지만 중금속이 포함되어 있어 사용 후 폐기 시 환경 오염을 유발합니다. 차량용 배터리의 종류 중 니켈수소전지는 이제 막 성숙 단계에 접어들었으며, 하이브리드 전기자동차에 사용되는 배터리 시스템에서 실제로 검증되고 상용화되어 규모를 확대한 배터리 시스템은 니켈수소전지가 유일합니다.
기존 하이브리드 배터리 시장 점유율의 99%는 니켈 수소 배터리입니다. 현재 세계 주요 자동차 배터리 제조업체는 주로 일본의 PEVE와 산요를 포함합니다. PEVE는 전 세계 하이브리드 차량용 Ni-MH 배터리 시장 점유율 85%를 차지하고 있습니다. 중국산 Ni-MH 배터리를 자동차에 적용하는 것은 아직 연구 개발 단계에 있습니다.
리튬 배터리
전통적인 납축 배터리, 니켈 카드뮴 배터리 및 니켈 수소 배터리 유형의 차량용 배터리는 비교적 기술이 성숙했지만 자동차의 전원 배터리로 사용될 때 큰 문제가 있습니다. 현재 점점 더 많은 자동차 제조업체가 리튬 배터리를 차량용 배터리의 전원 배터리로 선택하고 있습니다. 리튬 이온 전원 배터리는 높은 작동 전압, 큰 비 에너지, 작은 크기, 가벼운 무게, 긴 사이클 수명, 낮은 자체 방전율, 메모리 효과 없음, 오염 없음 등의 장점이 있기 때문에 리튬 이온 전원 배터리는 다음과 같은 장점이 있습니다.
현재 전력 리튬 이온 배터리의 개발을 방해하는 병목 현상은 안전 성능과 자동차 전력 배터리의 관리 시스템입니다. 안전 성능 측면에서 리튬 이온 전력 배터리의 높은 에너지 밀도, 높은 작동 온도 및 열악한 작업 환경과 사람 중심의 안전 개념으로 인해 사용자는 배터리 안전에 대한 매우 높은 요구 사항을 제시했습니다.
자동차 전원 배터리의 관리 시스템 측면에서 자동차 전원 배터리의 작동 전압은 12V 또는 24V이고 단일 전원 리튬 이온 배터리의 작동 전압은 3.7V이므로 여러 개의 배터리를 직렬로 연결하여 전압을 높여야 합니다.
그러나 배터리가 완전히 균일한 충전 및 방전을 달성하기 어렵기 때문에 직렬로 연결된 여러 배터리 팩의 단일 배터리는 충전 및 방전 상태가 불균형하고 배터리가 과충전 및 과방전 상태로 나타납니다. 이러한 상황은 배터리 성능의 급격한 저하로 이어지고 결국 전체 배터리 팩이 정상적으로 작동하지 않거나 심지어 폐기되어 배터리의 수명과 신뢰성에 큰 영향을 미칩니다.
리튬 인산철 배터리
리튬 인산철 배터리도 리튬 배터리의 일종입니다. 비 에너지는 리튬 코발트 산화물 배터리의 절반 이하이지만 안전성이 높고 사이클 수가 2000 회에 달할 수 있으며 안정적인 방전 및 저렴한 가격이 특징입니다. 차량 배터리 유형에 대한 새로운 선택이 되었습니다.
연료 전지
간단히 말해, 연료 전지는 연료와 산화제에 존재하는 화학 에너지를 전기 에너지로 직접 변환하는 발전 장치입니다. 자동차에 사용하기에 가장 유망한 것은 양성자 교환막 연료 전지입니다. 작동 원리는 수소를 양극으로 보내고 촉매의 작용을 통해 수소 원자의 두 전자가 분리되는 것입니다.
두 전자는 음극에 끌려 외부 회로를 통해 전류를 생성하고, 전자를 잃은 수소 이온은 양성자 교환막을 통과하여 음극에서 산소 원자 및 전자와 재결합하여 물을 형성할 수 있습니다. 산소는 공기 중에서 얻을 수 있기 때문에 양극에 수소를 지속적으로 공급하고 제때 물을 제거하기만 하면 연료 전지는 지속적으로 전기 에너지를 공급할 수 있습니다.
연료 전지는 중간에 연소 과정 없이 연료의 화학 에너지를 직접 전기 에너지로 변환하기 때문에 카르노 사이클의 제약을 받지 않습니다. 현재 차량용 배터리의 종류 중 연료전지 시스템의 연료 대 전기 변환 효율은 45%~60%이며, 화력발전과 원자력의 효율은 약 30%~40%입니다.
신에너지 자동차 배터리 개발 동향
새로운 에너지 차량의 개발에서 니켈 금속 수소 배터리 기술은 가장 성숙했으며 향후 3년 동안 차량 배터리 유형의 주류로 남을 것입니다. 그 후 니켈 금속 수소 배터리 기술은 리튬 인산철 및 수소 연료 전지와 경쟁하고 5년 안에 리튬 배터리와 연료 전지로 점차 대체될 것입니다.
가격 동향 측면에서 현재 차량 배터리 유형에 대한 고속 충전 리튬 이온 전력 배터리의 가격은 약 $1600 / kwh이고 일반 리튬 이온 전력 배터리의 가격은 약 $500 / kwh입니다. 현재 미국의 휘발유 및 전기 가격 추세에 따르면 배터리 수명이 100km 인 고속 충전 리튬 이온 동력 배터리 전기 자동차의 사용 비용은 차량의 전체 서비스 수명 동안 비슷한 성능의 가솔린 내연 기관 차량보다 25% 더 높습니다.
전기차용 전력 배터리 가격이 $200-300/kwh로 떨어지면 전기 자동차 사용 비용이 기존 차량과 비슷해질 것입니다. 예측에 따르면, 각국의 관련 정책의 장려로 2020년 전기차용 리튬 이온의 글로벌 수요는 50Gwh에 육박하고, 고속 충전 배터리 가격은 2020년에 $400-500/kwh로 떨어질 것으로 예상되며, 일반 전력 배터리 가격은 $200-300/kwh로 떨어질 수 있을 것으로 전망됩니다.
새로운 에너지 차량은 삼원계 리튬 배터리 또는 리튬 인산철 배터리를 선택합니다.
신에너지 자동차의 경우 핵심은 차량 비용의 40% ~ 60%를 차지하는 배터리입니다. 현재 많은 유형의 차량 배터리가 있으며 가장 중요한 기술 경로는 삼원계 리튬 배터리 경로와 리튬 인산철 배터리 경로입니다. 소비자는 어떻게 선택해야 할까요? 배터리는 신에너지 자동차의 배터리 수명에 영향을 미칠 뿐만 아니라 많은 성능에도 직접적인 영향을 미칩니다. 그중에서도 소비자는 안전, 배터리 수명 및 충전에 대해 가장 우려하고 있습니다.
안전은 다른 모든 활동의 기본 전제입니다. 이와 관련하여 LFP 대 NMC리튬 인산철 배터리는 분명한 장점이 있습니다. 온도가 180°C에 도달하면 삼원계 물질 배터리의 음극이 분해되기 시작하여 다량의 산소를 생성하여 배터리 내부의 용매와 화학적으로 반응한 다음 다량의 열을 발생시켜 연쇄 반응을 형성합니다. 그러나 리튬 인산철 배터리 자동차는 양극에서 800°C의 온도를 견딜 수 있기 때문에 화재 조건이 상대적으로 가혹하고 비교적 길기 때문에 소유자가 탈출할 수 있는 충분한 시간을 남깁니다.
배터리 수명 측면에서 에너지 밀도가 높은 삼원계 리튬 배터리가 더 많은 이점을 가지고 있다는 것은 의심의 여지가 없습니다. 그러나 새로운 에너지 차량의 경우 자체 사용 시나리오에 따라 순항 범위가 충분합니다. 그렇지 않으면 너무 많은 전력과 과중한 배터리는 자동차의 구매 비용과 전력 소비를 증가시킬 뿐이며 가성비가 매우 낮습니다. 핵심은 전력을 빠르게 보충하는 것입니다.
배터리 자체의 화학적 특성에 관한 한, 배터리 자체의 충전은 삼원계 리튬 배터리 는 전압이 더 높고 같은 전류에서 더 큰 충전 전력을 가지기 때문에 더 빠릅니다. 리튬 인산철 배터리는 기술을 통해 이러한 단점을 보완할 수 있습니다. 삼원계 리튬 배터리 차량의 차량 전압은 매우 높지만 충전 파일의 전압이 낮으면 충전 전력을 높일 수 없습니다.
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