01 – litijev železov fosfat kaže naraščajoč trend

Litijeva baterija ima prednosti majhnosti, majhne teže, hitrega polnjenja in vzdržljivosti. To je mogoče opaziti pri baterijah mobilnih telefonov in avtomobilskih baterijah. Med njimi sta litijeva železova fosfatna baterija in ternarna baterija dve glavni veji litijevih baterij trenutno.

Zaradi varnostnih zahtev se na področju osebnih avtomobilov in vozil za posebne namene pogosteje uporabljajo litijeve železovo-fosfatne baterije z nižjimi stroški, relativno bolj zrelo in varno tehnologijo izdelkov. Ternarna litijeva baterija z višjo specifično energijo se pogosto uporablja na področju osebnih avtomobilov. V novi seriji napovedi se je delež litijevih železovo-fosfatnih baterij na področju osebnih vozil povečal z manj kot 20 % na približno 30 %.

Litijev železov fosfat (LiFePO4) je eden najpogosteje uporabljenih katodnih materialov za litij-ionske baterije. Ima dobro toplotno stabilnost, manjšo absorpcijo vlage in odlično zmogljivost cikla polnjenja in praznjenja v popolnoma napolnjenem stanju. Je predmet raziskav, proizvodnje in razvoja na področju litij-ionskih baterij za napajanje in shranjevanje energije. Vendar pa ima litij-ionska baterija z litijevim železovim fosfatom kot pozitivnim materialom zaradi omejitev lastne strukture slabo prevodnost, počasno hitrost difuzije litijevih ionov in slabo zmogljivost praznjenja pri nizkih temperaturah. To ima za posledico nizko življenjsko dobo zgodnjih vozil, opremljenih z litijevimi železovimi fosfatnimi baterijami, zlasti pri nizkih temperaturah.

Da bi si prizadevali za preboj vzdržljivosti vozil, zlasti po tem, ko je politika subvencij za vozila na novo energijo uvedla višje zahteve glede vzdržljivosti vozil, gostote energije, porabe energije in drugih vidikov, so litijeve železovo-fosfatne baterije, čeprav so prej zasedle trg, postopoma postale glavni del trga osebnih vozil na novo energijo ternarne litijeve baterije z višjo gostoto energije. Iz najnovejše objave je razvidno, da se je delež litijevih železovo-fosfatnih baterij na področju osebnih vozil sicer povečal, vendar je delež litijevih ternarnih baterij še vedno približno 70 %.

02 – varnost je največja prednost

Nikelj kobalt aluminij ali nikelj kobalt mangan se običajno uporabljata kot anodni material za trivalentne litijeve baterije, vendar visoka aktivnost materialov ne prinaša le visoke energijske gostote, temveč tudi visoka varnostna tveganja. Nepopolni statistični podatki kažejo, da je bilo leta 2019 število nesreč s samovžigom vozil na nova goriva 14-krat večje kot leta 2018, znamke, kot so Tesla, Weilai, BAIC in Weima, pa so zaporedno izbruhnile nesreče s samovžigom.

Iz nesreče je razvidno, da do požara pride predvsem med polnjenjem ali takoj po polnjenju, saj se temperatura baterije med dolgotrajnim delovanjem dvigne. Ko temperatura trojne litijeve baterije preseže 200 °C, se pozitivni material zlahka razgradi, oksidacijska reakcija pa povzroči hiter toplotni izpad in močno zgorevanje. Olivinska struktura litijevega železovega fosfata zagotavlja visoko temperaturno stabilnost, njegova temperatura izpada pa doseže 800 °C, poleg tega pa se proizvaja manj plina, zato je relativno varnejši. To je tudi razlog, zakaj zaradi varnostnih razlogov avtobusi z novo energijo običajno uporabljajo litijeve železove fosfatne baterije, medtem ko avtobusi z novo energijo, ki uporabljajo trojne litijeve baterije, začasno ne morejo biti vključeni v katalog vozil z novo energijo za promocijo in uporabo.

Pred kratkim sta dva električna vozila podjetja Changan Auchan uporabila litijeve železove fosfatne baterije, kar se razlikuje od splošnih vozil, ki se osredotočajo na avtomobile. Modela podjetja Changan Auchan sta SUV in enoprostorec. Xiong zewei, namestnik generalnega direktorja raziskovalnega inštituta Chang'an Auchan, je novinarju povedal: »To pomeni, da je Auchan po dveh letih prizadevanj uradno vstopil v dobo električne energije.«

Glede uporabe litijevih železovih fosfatnih baterij je Xiong povedal, da je varnost vozil na nova energijska goriva vedno ena od "bolečin" uporabnikov in tudi najbolj zaskrbljenih podjetij. Glede na to je litijev železov fosfatni baterijski sklop, ki ga nosi novo vozilo, prestal mejne teste pečenja v plamenu nad 1300 °C, stanja pri nizki temperaturi –20 °C, stanja v 3,5-odstotni raztopini soli, udarca zunanjega tlaka 11 kn itd. in dosegel varnostno rešitev baterije "štirikrat se ne boji", kar pomeni, da se "ne boji vročine, ne boji se mraza, ne boji se vode, ne boji se udarcev".

Po poročilih je Changan Auchan x7ev opremljen s sinhronskim motorjem s trajnim magnetom z največjo močjo 150 kW, z vzdržljivostjo več kot 405 km in izjemno dolgo življenjsko dobo baterije s 3000-kratnim cikličnim polnjenjem. Pri normalni temperaturi traja le pol ure, da se vzdržljivost vozila poveča na več kot 300 km. »Zaradi sistema za rekuperacijo zavorne energije lahko vzdržljivost vozila v mestnih pogojih doseže približno 420 km,« je dodal Xiong.

Glede na novi načrt razvoja industrije vozil na energetska goriva (2021–2035) (osnutek za pripombe), ki ga je izdalo Ministrstvo za industrijo in informacijsko tehnologijo, bo prodaja vozil na energetska goriva do leta 2025 predstavljala približno 25 %. Očitno se bo delež vozil na energetska goriva v prihodnosti še naprej povečeval. V tem kontekstu tradicionalna neodvisna podjetja za vozila, vključno s podjetjem Chang'an Automobile, pospešujejo oblikovanje trga vozil na energetska goriva.