จากการจำแนกประเภทของแบตเตอรี่ลิเธียม ทำความเข้าใจเทคโนโลยีกระแสหลักของแบตเตอรี่พลังงานในสามนาที

"แม้ว่าลิเธียมไอรอนฟอสเฟตจะดี
แบตเตอรี่พลังงานของรถยนต์พลังงานใหม่สามารถแบ่งออกเป็นแบตเตอรี่สำรอง (รวมถึงแบตเตอรี่ตะกั่วกรด แบตเตอรี่นิกเกิลแคดเมียม แบตเตอรี่นิกเกิลเมทัลไฮไดรด์ และแบตเตอรี่ลิเธียม) และเซลล์เชื้อเพลิง

ในฉบับนี้ เราปรับปรุงอย่างต่อเนื่อง โดยเริ่มจากการจำแนกแบตเตอรี่ลิเธียม และวิเคราะห์เส้นทางทางเทคนิคหลักของแบตเตอรี่พลังงานในตลาด

หลักการทำงาน
ก่อนอื่นให้แก้ไขแนวคิด แบตเตอรี่ลิเธียมมักจะแบ่งออกเป็นสองประเภทตามวัสดุที่ใช้ในขั้วบวกและขั้วลบ:

แบตเตอรี่ลิเธียมโลหะใช้แมงกานีสไดออกไซด์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวก และโลหะลิเธียมหรือโลหะโลหะผสมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนใช้โลหะออกไซด์ของโลหะผสมลิเธียมเป็นวัสดุอิเล็กโทรดบวก และกราไฟต์เป็นวัสดุอิเล็กโทรดลบ

แบตเตอรี่ลิเธียมเมทัลมีความเสถียรไม่เพียงพอและไม่สามารถชาร์จได้ ดังนั้นจึงไม่ใช่แบตเตอรี่สำรอง สำหรับรถยนต์พลังงานใหม่ สิ่งที่เรามักเรียกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

มาดูกันว่าแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างไร:
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่ประกอบด้วยสี่ส่วน: อิเล็กโทรดบวก (สารประกอบที่ประกอบด้วยลิเธียม), อิเล็กโทรดลบ (วัสดุคาร์บอน), อิเล็กโทรไลต์ และไดอะแฟรม:

เมื่อชาร์จแบตเตอรี่ อะตอมของลิเธียมบนอิเล็กโทรดบวกจะแตกตัวเป็นไอออนเป็นลิเธียม ไอออนและอิเล็กตรอน (การดีอินเตอร์คาเลชัน) และลิเธียมไอออนจะเคลื่อนไปยังขั้วลบผ่านอิเล็กโทรไลต์เพื่อรับอิเล็กตรอน ซึ่งจะลดลงเป็นอะตอมลิเธียมและฝังอยู่ในไมโครพอร์ของชั้นคาร์บอน (การแทรก)

เมื่อแบตเตอรี่หมด อะตอมลิเธียมที่ฝังอยู่ในชั้นคาร์บอนของอิเล็กโทรดลบจะสูญเสียอิเล็กตรอน (ดีอินเตอร์คาเลชัน) ให้กลายเป็นลิเธียมไอออน ซึ่งจะเคลื่อนกลับไปยังอิเล็กโทรดบวก (การแทรกสอด) ผ่านอิเล็กโทรไลต์

กระบวนการชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่ลิเธียม กล่าวคือ กระบวนการอินเทอร์คาเลชันอย่างต่อเนื่องและดีอินเทอร์คาเลชันของลิเธียมไอออนระหว่างอิเล็กโทรดบวกและลบจะมาพร้อมกับอินเตอร์คาเลชันและดีอินเตอร์คาเลชันของอิเล็กตรอนที่เทียบเท่ากัน ยิ่งมีลิเธียมไอออนมากเท่าใด ความสามารถในการประจุและการคายประจุก็จะยิ่งสูงขึ้น

การจำแนกประเภท
เนื่องจากวัสดุแคโทดที่แตกต่างกัน แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงถูกแบ่งออกเป็นส่วนใหญ่: ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต (LFP), ลิเธียมนิกเกิล (LNO), ลิเธียมแมงกาเนต (LMO), ลิเธียมโคบอลต์เทต (LCO) และลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์แมงกาเนตสามส่วน (NCM) ), ternary ลิเธียมนิกเกิลโคบอลต์อะลูมิเนต (NCA) และวัสดุอิเล็กโทรดลบส่วนใหญ่เป็นวัสดุกราไฟท์คาร์บอน

เส้นทางเทคนิค
จากตารางด้านบน มาดูการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมประเภทต่างๆ ในตลาดกัน

มาพูดถึงลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์ในฐานะผู้ริเริ่มแบตเตอรี่ลิเธียมแน่นอน มันอาจจะใช้เป็นแบตเตอรี่พลังงานเพื่อทดสอบน้ำก่อน และมันถูกใช้ครั้งแรกใน Tesla Roadster แต่เนื่องจากอายุการใช้งานต่ำและ ความปลอดภัยได้รับการพิสูจน์แล้วว่าไม่เหมาะสำหรับใช้เป็นแบตเตอรี่สำรองไฟ เพื่อชดเชยข้อบกพร่องนี้ Tesla ใช้สิ่งที่เรียกว่าระบบจัดการแบตเตอรี่ชั้นนำของโลกเพื่อให้มั่นใจถึงความเสถียรของแบตเตอรี่ ปัจจุบันลิเธียมโคบอลต์ออกไซด์มีส่วนแบ่งการตลาดขนาดใหญ่ในด้าน 3C

ประการที่สองคือแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกาเนตซึ่งเสนอครั้งแรกโดยบริษัทแบตเตอรี่ AESC AESC นี้ไม่เล็ก แต่เป็นการร่วมทุนระหว่าง Nissan และ Nippon Electric Co., Ltd. (NEC) โมเดลตัวแทนของลิเธียมแมงกาเนตคือนิสสันลีฟ เนื่องจากราคาต่ำ ความหนาแน่นของพลังงานปานกลาง และความปลอดภัยโดยเฉลี่ย จึงมีประสิทธิภาพโดยรวมที่ดีกว่า แม่นยำเพราะลักษณะที่ไม่รุนแรงนี้ที่ค่อย ๆ แทนที่ด้วยเทคโนโลยีใหม่

ถัดมาเป็น ลิเธี ยม ไอรอนฟอสเฟต เนื่องจากเป็นผลิตภัณฑ์เรือธงของบีวายดี จึงมีความเสถียร อายุการใช้งานยาวนาน และความได้เปรียบด้านต้นทุนที่ดี เหมาะอย่างยิ่งสำหรับรถยนต์ Plug-in Hybrid ที่ต้องการการชาร์จและการคายประจุบ่อยครั้ง แต่ข้อเสียคือความหนาแน่นของพลังงานอยู่ในระดับปานกลาง

ในที่สุดก็มีแบตเตอรี่ลิเธียมแบบไตรภาค ในฐานะดาวรุ่งพุ่งแรง ความหนาแน่นของพลังงานสามารถเข้าถึงได้สูงสุด แต่ความปลอดภัยค่อนข้างแย่ สำหรับรถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์ที่มีข้อกำหนดสำหรับระยะการล่องเรือ โอกาสของรถจะกว้างขึ้น และเป็นทิศทางหลักของแบตเตอรี่พลังงานในปัจจุบัน