01 – литий-железо-фосфат демонстрирует тенденцию к росту

Литиевые аккумуляторы обладают такими преимуществами, как компактность, лёгкость, быстрая зарядка и долговечность. Их можно увидеть в аккумуляторах мобильных телефонов и автомобильных аккумуляторах. В настоящее время основными направлениями развития литиевых аккумуляторов являются литий-железо-фосфатные аккумуляторы и аккумуляторы на основе троичных материалов.

В целях безопасности в легковых и специальных автомобилях литий-железо-фосфатные аккумуляторы, отличающиеся низкой стоимостью, относительно более зрелой и безопасной технологией, всё чаще используются в производстве. Тройные литий-ионные аккумуляторы с более высокой удельной энергией широко используются в легковых автомобилях. Согласно новым данным, доля литий-железо-фосфатных аккумуляторов в легковых автомобилях увеличилась с менее чем 20% до примерно 30%.

Литий-железо-фосфат (LiFePO4) – один из наиболее распространённых катодных материалов для литий-ионных аккумуляторов. Он обладает хорошей термостойкостью, малым влагопоглощением и превосходными циклами заряда-разряда в полностью заряженном состоянии. LiFePO4 – основной материал для исследований, производства и разработок в области литий-ионных аккумуляторов для хранения энергии и питания. Однако, из-за ограничений, связанных со структурой, литий-ионные аккумуляторы с литий-железо-фосфатом в качестве положительного материала имеют низкую проводимость, медленную диффузию ионов лития и плохие характеристики разряда при низких температурах. Это приводит к малому пробегу ранних автомобилей, оснащённых литий-железо-фосфатными аккумуляторами, особенно в условиях низких температур.

В целях достижения прорыва в области запаса хода, особенно после того, как политика субсидирования новых энергетических транспортных средств выдвинула более высокие требования к запасу хода, плотности энергии, энергопотреблению и другим аспектам, литий-железо-фосфатные аккумуляторы, хотя и появились на рынке раньше, постепенно стали преобладать тернарные литий-ионные аккумуляторы с более высокой плотностью энергии на рынке легковых автомобилей. Согласно последним данным, несмотря на восстановление доли литий-железо-фосфатных аккумуляторов в секторе легковых автомобилей, доля тернарных литий-ионных аккумуляторов по-прежнему составляет около 70%.

02 – безопасность – самое большое преимущество

В качестве анодных материалов для тройных литиевых аккумуляторов обычно используются никель-кобальт-алюминиевые или никель-кобальт-марганцевые сплавы, однако высокая активность этих материалов обеспечивает не только высокую плотность энергии, но и высокие риски безопасности. Неполная статистика показывает, что в 2019 году число аварий с самовозгоранием новых автомобилей на энергии было в 14 раз больше, чем в 2018 году, а такие бренды, как Tesla, Weilai, BAIC и Weima, последовательно лидировали в этом списке.

Из аварии видно, что возгорание в основном происходит в процессе зарядки или сразу после неё, поскольку при длительной эксплуатации температура аккумулятора повышается. При температуре тройной литий-ионной батареи выше 200 °C положительный электрод легко разлагается, а реакция окисления приводит к быстрому тепловому разгону и бурному возгоранию. Оливиновая структура литий-железо-фосфата обеспечивает высокую температурную стабильность (температура разгона достигает 800 °C), а также меньшее газообразование, поэтому он относительно безопасен. Именно поэтому, по соображениям безопасности, в автобусах на новых источниках энергии обычно используются литий-железо-фосфатные батареи, в то время как автобусы на новых источниках энергии с тройными литий-ионными батареями временно не могут быть включены в каталог транспортных средств на новых источниках энергии для продвижения и применения.

Недавно два электромобиля Changan Auchan были оснащены литий-железо-фосфатными аккумуляторами, что отличает их от автомобилей, выпускаемых другими компаниями. Changan Auchan выпускает две модели – внедорожник и минивэн. Сюн Цзэвэй, заместитель генерального директора Научно-исследовательского института «Chang'an Auchan», заявил журналисту: «Это знаменует собой то, что Auchan официально вступил в эпоху электроэнергетики после двух лет усилий».

Что касается использования литий-железо-фосфатных аккумуляторов, Сюн отметил, что безопасность новых энергетических транспортных средств всегда была одной из «болевых точек» пользователей и вызывала наибольшие опасения у предприятий. В связи с этим литий-железо-фосфатные аккумуляторы, установленные в новом автомобиле, прошли предельные испытания на огнестойкость при температуре свыше 1300 °C, выдерживание при температуре до -20 °C, выдерживание в 3,5% соляном растворе, воздействие внешнего давления 11 кН и т. д., получив сертификат безопасности «Четыре уровня безопасности»: «Не боится жары, Не боится холода, Не боится воды, Не боится ударов».

Согласно имеющимся данным, Changan Auchan X7ev оснащён синхронным двигателем с постоянными магнитами максимальной мощностью 150 кВт, запасом хода более 405 км и сверхдолговечной аккумуляторной батареей с 3000 циклами зарядки. При нормальной температуре всего за полчаса электромобиль может проехать более 300 км. «Благодаря системе рекуперации энергии торможения запас хода электромобиля в городских условиях может достигать около 420 км», — добавил Сюн.

Согласно Плану развития отрасли автомобилей на новых источниках энергии (2021–2035 гг.) (проект для комментариев), опубликованному Министерством промышленности и информатизации, к 2025 году доля автомобилей на новых источниках энергии в общем объеме продаж составит около 25%. Можно предположить, что доля автомобилей на новых источниках энергии продолжит расти в будущем. В этом контексте традиционные независимые автомобильные компании, включая Chang'an Automobile, ускоряют формирование рынка автомобилей на новых источниках энергии.