Li-ion batterier för EV och vad man kan förbättra?
| Jerry Huang
Det finns två huvudtyper av litiumbatterier: Li-ion batteri och litium metall batteri. Hittills är Li-ion-batterierna som används för elbilar LFP (LiFePO4), NCM (LiNiMnCoO2), NCA, LCO (LiCoO2), LNO (LiNiO2), LMO (LiMn2O4, Li2MnO3) och LTO-batterier.
Litiummetallbatteri uppfanns först av MS Whittingham 1970, medan denna föråldrade typ av litiummetallbatteri vanligtvis inte är uppladdningsbart. Medan ett nytt uppladdningsbart litiummetallbatteri, uppfunnit av SolidEnergy Systems som har övergripande fördelar med låg vikt, dubbel energitäthet för nuvarande li-jonbatteri, lång livslängd, rimlig kostnad och säkrare än någonsin, har kommit till en storskalig tillämpning. Förhoppningsvis kommer detta att vara den senaste och nästa rådande generationen av litiumbatterier.
Citat från Wikipedia: Litiumjonbatteri eller Li-jonbatteri (LIB) är en typ av uppladdningsbart batteri. Litiumjonbatterier används ofta för bärbar elektronik och elektriska fordon och växer i popularitet för militära och rymdtillämpningar. Ett prototyp Li-ion-batteri utvecklades av Akira Yoshino 1985, baserat på tidigare forskning av John Goodenough, Stanley Whittingham, Rachid Yazami och Koichi Mizushima under 1970-1980-talet, och sedan utvecklades ett kommersiellt Li-ion-batteri av en Sony och Asahi Kasei-teamet leddes av Yoshio Nishi 1991.
Kemi, prestanda, kostnad och säkerhetsegenskaper varierar mellan LIB-typer. Handhållen elektronik använder mestadels litiumpolymerbatterier (med en polymergel som elektrolyt) med litiumkoboltoxid (LiCoO2) som katodmaterial, vilket ger hög energitäthet, men medför säkerhetsrisker, särskilt när de är skadade. Litiumjärnfosfat (LiFePO4), litiumjonmanganoxidbatteri (LiMn2O4, Li2MnO3 eller LMO) och litiumnickelmangankoboltoxid (LiNiMnCoO2 eller NMC) ger lägre energitäthet men längre livslängd och mindre risk för brand eller explosion. Sådana batterier används ofta för elektriska verktyg, medicinsk utrustning och andra roller. NMC och dess derivat används i stor utsträckning i elfordon.
Forskningsområden för litiumjonbatterier inkluderar bland annat förlängning av livslängden, ökad energitäthet, förbättrad säkerhet, sänkta kostnader och ökad laddningshastighet. Forskning har pågått inom området för icke brandfarliga elektrolyter som en väg till ökad säkerhet baserad på brandbarheten och flyktigheten hos de organiska lösningsmedel som används i den typiska elektrolyten. Strategier inkluderar vattenhaltiga litiumjonbatterier, keramiska fasta elektrolyter, polymerelektrolyter, joniska vätskor och kraftigt fluorerade system. (Wikipedia ta bort citat)
De huvudsakliga litiumbatterierna för elbilar är NCA och NCM, med LFP som ett mindre alternativ på världsmarknaden 2020. Energitätheten för en LFP-encell är vanligtvis cirka 110Wh/kg, väldigt få klarar den 190Wh/kg; medan praktiskt taget energitätheten för ett NCM-encellsbatteri kan vara 200Wh/kg och förhoppningsvis kan det bli 300Wh/kg snart; men för NCA-batteri kan det vara runt 300Wh/kg idag. Tesla använder mest NCA-batterier från Panasonic och LG Chem, även NCM- och LFP-batterier från CATL i sin globala leveranskedja idag.
LFP-batteri har en fördel av låg kostnad och mycket bättre säkerhetsegenskaper än NCA/NCM-batteri, medan dess jämförelsevis låga energitäthet är uppenbart en nackdel.
För jämförelse av NCA- och NCM-batterier har forskning och marknadstillämpningar visat att NCA-litiumbatteri har lägre kostnad med mindre koboltinnehåll, mycket bättre kalenderlivslängd, mycket mindre nedbrytning än NCM-litiumbatteri, även om NCA:s cykellivslängd är mindre än NCM. batteri. En del av NCA-batteriet används i solenergilagring i yttre rymden med en livslängd så lång som tjugo år! Nackdelen med NCA-batterier beror på dess säkerhetsfaktor, än så länge är det inte lika säkert som NCM och LFP under höga temperaturer. Men forskare tror att NCA kommer att bli förstahandsvalet för elbilar inom en snar framtid när dess säkerhet och produktion förbättras.
Obs: Som basiska litiumsalter kan litiumhydroxidmonohydrat, litiumkarbonat (används ofta i LIB-katodmaterial) och litiumklorid omvandlas till olika litiumföreningar, såsom LiPF6, LiFSI, LiTFSI och LiBF4 för elektrolyter eller litiummetall för anoder i tillverkning av litiumbatterier. Hitta Poworks litiumsalter här .