01 – фосфат лития-железа демонстрирует тенденцию к росту

Литиевые батареи обладают такими преимуществами, как малый размер, легкий вес, быстрая зарядка и долговечность. Это видно на примере батарей для мобильных телефонов и автомобилей. В настоящее время двумя основными направлениями литиевых батарей являются литий-железо-фосфатные батареи и батареи на основе тройных материалов.

В целях обеспечения безопасности в легковых автомобилях и транспортных средствах специального назначения все чаще используются литий-железо-фосфатные аккумуляторы, отличающиеся более низкой стоимостью, относительно более зрелой и безопасной технологией производства. В легковых автомобилях широко применяются тройные литиевые батареи с более высокой удельной энергией. В новых сообщениях отмечается, что доля литий-железо-фосфатных батарей в легковых автомобилях увеличилась с менее чем 20% до примерно 30%.

Литий-железофосфат (LiFePO4) — один из наиболее часто используемых катодных материалов для литий-ионных батарей. Он обладает хорошей термической стабильностью, низким влагопоглощением и превосходными характеристиками циклов заряда-разряда в полностью заряженном состоянии. Он является предметом исследований, производства и разработок в области литий-ионных батарей для хранения энергии. Однако из-за ограничений собственной структуры литий-ионные батареи с литий-железофосфатом в качестве положительного элемента имеют низкую проводимость, низкую скорость диффузии ионов лития и плохие характеристики разряда при низких температурах. Это приводит к низкому пробегу первых автомобилей, оснащенных литий-железофосфатными батареями, особенно в условиях низких температур.

В стремлении к прорыву в области увеличения запаса хода, особенно после введения субсидий на электромобили, предъявляющих более высокие требования к запасу хода, плотности энергии, энергопотреблению и другим параметрам, несмотря на то, что литий-железо-фосфатные батареи занимали лидирующие позиции на рынке раньше, тройные литиевые батареи с более высокой плотностью энергии постепенно становятся основным направлением на рынке легковых автомобилей на новых источниках энергии. Из последних данных видно, что, хотя доля литий-железо-фосфатных батарей в сегменте легковых автомобилей восстановилась, доля тройных литиевых батарей по-прежнему составляет около 70%.

02 – безопасность – это главное преимущество

Никель-кобальт-алюминий или никель-кобальт-марганец обычно используются в качестве анодных материалов для тройных литиевых батарей, но высокая активность этих материалов не только обеспечивает высокую плотность энергии, но и создает высокие риски для безопасности. Неполная статистика показывает, что в 2019 году количество аварий с самовозгоранием электромобилей увеличилось в 14 раз по сравнению с 2018 годом, и такие марки, как Tesla, Weilai, BAIC и Weima, последовательно сталкивались с такими авариями.

Как видно из обстоятельств аварии, возгорание происходит в основном в процессе зарядки или сразу после нее, поскольку батарея нагревается при длительной эксплуатации. Когда температура тройной литиевой батареи превышает 200 °C, положительный полюс легко разлагается, а реакция окисления приводит к быстрому тепловому разгону и бурному возгоранию. Оливиновая структура литий-железо-фосфата обеспечивает высокую термостойкость, температура его разгона достигает 800 °C, а выделение газов меньше, поэтому он относительно безопаснее. Именно поэтому, исходя из соображений безопасности, в новых энергетических автобусах обычно используются литий-железо-фосфатные батареи, в то время как новые энергетические автобусы, использующие тройные литиевые батареи, временно не могут быть включены в каталог новых энергетических транспортных средств для продвижения и применения.

Недавно две модели электромобилей Changan Auchan были оснащены литий-железо-фосфатными батареями, что отличает их от большинства автомобильных предприятий, специализирующихся на легковых автомобилях. Это внедорожник и минивэн. Сюн Цзэвэй, заместитель генерального директора научно-исследовательского института Changan Auchan, сообщил журналистам: «Это знаменует собой то, что после двух лет усилий компания Auchan официально вступила в эру электромобилей».

Что касается причин использования литий-железо-фосфатных батарей, Сюн отметил, что безопасность электромобилей всегда была одной из «болевых точек» для пользователей, а также наиболее важной для предприятий. Учитывая это, литий-железо-фосфатный аккумуляторный блок, используемый в новом автомобиле, прошел испытания на предельные нагрузки, включая обжиг при температуре более 1300 °C, выдерживание низких температур –20 °C, выдерживание 3,5% солевого раствора, ударное внешнее давление 11 кН и т.д., и достиг решения, обеспечивающее безопасность батареи по принципу «четырех факторов: не боится тепла, не боится холода, не боится воды, не боится ударов».

Согласно сообщениям, Changan Auchan x7ev оснащен синхронным двигателем с постоянными магнитами максимальной мощностью 150 кВт, обеспечивающим запас хода более 405 км, и сверхдолговечной батареей, выдерживающей 3000 циклов зарядки. При нормальной температуре для увеличения запаса хода более чем на 300 км требуется всего полчаса. «Фактически, благодаря наличию системы рекуперации энергии торможения, запас хода автомобиля может достигать около 420 км в городских условиях», — добавил Сюн.

Согласно плану развития отрасли электромобилей (2021-2035) (проект для комментариев), опубликованному Министерством промышленности и информационных технологий, к 2025 году продажи электромобилей составят около 25%. Видно, что доля электромобилей в будущем будет продолжать расти. В этом контексте, включая компанию Chang'an Automobile, традиционные независимые автомобильные предприятия ускоряют формирование рынка электромобилей.