הסבר מפורט על חומר הקתודה של סוללת 6s ליפו

מנקודת המבט של מבנה העלות של סוללת ליפו 6s, האלקטרודה החיובית, האלקטרודה השלילית, האלקטרוליט והמפריד הם ארבעת חומרי הגלם המרכזיים, והיחס שלהם בעלות גבוה בהרבה מזה של חומרים אחרים כמו חוטים, מחברים וחומרי מוליכות. זה דומה לסוללת ליפו 6s. עקרון העבודה הבסיסי זהה. לאחר מכן, יצרן מקצועי של סוללות ליפו 6s CNHL יציג בפירוט את חומרי האלקטרודה השלילית של ארבעת החומרים הנ"ל.
לגבי תכולת האלקטרוליט של סוללת ליפו 6s, המאמר הבא מציג הקדמה מפורטת, ושותפים מעוניינים יכולים לבדוק זאת בעצמם:
אלקטרוליט סוללת ליפו 6s של Cnhl, פונקציה מעשית ובניית מערכת קלאסית

חומר אלקטרודה של סוללת ליפו 6s

כיום, חומר האלקטרודה השלילית הוא חומר הליבה של סוללת ליפו 6s, והוא הגורם המרכזי שקובע את ביצועי סוללת ליפו 6s. יש לו השפעה ישירה על צפיפות האנרגיה הסופית, המתח, אורך החיים והבטיחות של המוצר. זה גם החלק היקר ביותר של סוללת ליפו 6s. . לכן, סוללת ליפו 6s נקראת לעיתים קרובות על שם חומר האלקטרודה החיובית, כמו סוללת טרנרית, שהיא סוללת ליפו 6s שמשתמשת בחומר הטרנרי כאלקטרודה החיובית.
ההבדל בין חומרי האלקטרודה השלילית השונים ברור, ושדות היישום גם שונים. חומרי אלקטרודה שלילית נפוצים ניתן לחלק לאוקסיד קובלט ליתיום (LCO), מנגן ליתיום (LMO), פוספט ברזל ליתיום (LFP) וחומרים טרנריים (NCM).

1) חומר אלקטרודה של סוללת ליפו 6s אוקסיד קובלט ליתיום

זהו חומר האלקטרודה השלילית המסחרי הראשון של סוללת ליפו 6s. צפיפות האנרגיה שלו גבוהה יותר מזו של סוללות נטענות כמו ניקל-מתכת הידריד וחומצה עופרת. הוא משקף לראשונה את פוטנציאל הפיתוח של סוללת ליפו 6s, אך הוא יקר מאוד ויש לו מחזור חיים נמוך. הוא מתאים רק למוצרי אלקטרוניקה 3C. . למרות שמנגן ליתיום זול, צפיפות האנרגיה שלו אינה טובה. הוא שימש בתחילת הדרך ברכבים חשמליים איטיים, כמו אופניים חשמליים, במידה מסוימת. כיום, הוא משמש בעיקר בכלי עבודה חשמליים ובתחומי אחסון אנרגיה, ופחות נראה בסוללות כוח.
כיום משמש בעיקר בתחום הרכבים החשמליים, יש שתי דרכי טכנולוגיה של חומרים טרנריים ופוספט ברזל ליתיום. בשנת 2020, שיעור חומרי האלקטרודה השלילית לסוללת ליפו 6s מדורג ראשון (46%) ושני (25%).

2) חומר אלקטרודה חיובית טרנרית לסוללת ליפו 6s

היתרון המרכזי הוא צפיפות אנרגיה גבוהה. תחת אותו נפח ומשקל, חיי הסוללה רחוקים מלפני דרכי טכנולוגיה אחרות. אך החסרונות שלה גם מאוד ברורים: בטיחות ירודה, נקודת הצתה נמוכה כאשר נחשפת לזעזועים וסביבה בטמפרטורה גבוהה. במבחני בטיחות אחרונים כמו דקירה וטעינה יתר, שהם חמים יותר, קשה לסוללות טרנריות בעלות קיבולת גבוהה לעבור את המבחן. זהו החיסרון בביצועי הבטיחות שמגביל תמיד את ההרכבה והיישום המובנה בקנה מידה גדול של דרך הטכנולוגיה של החומר הטרנרי.

3) חומר אלקטרודה של סוללת ליפו 6s פוספט ברזל ליתיום

פוספט ברזל הוא ההפך הגמור מחומרים טרנריים, צפיפות האנרגיה (כמעט כמו צפיפות האנרגיה של סוללת ליפו 6s, במאמר הבא יש הקדמה מפורטת:
שיפור צפיפות אנרגיה של סוללת ליפו 1200mah - שיפור צפיפות תא) ואורך החיים של הסוללה הם ממוצעים, אך הבטיחות טובה מאוד. המבנה הגבישי שלה הוא מסוג אוליבין ייחודי, ומבנה השלד המרחבי אינו מתעוות בקלות, כך שהוא יכול להישאר יציב בסביבה בטמפרטורה גבוהה.

השוואת חומרי אלקטרודה של סוללת ליפו 6s

1) בטיחות

החומר הטרנרי יתחיל להתפרק ולשחרר חמצן בטמפרטורה של כ-150 ℃ ~ 250 ℃, מה שגורם לשריפת האלקטרוליט. לעומת זאת, טמפרטורת ההתפרקות של פוספט ברזל ליתיום היא סביב 600 ℃, והיתרון בבטיחות ברור מאוד. בהתבסס על היתרונות הנ"ל, פוספט ברזל ליתיום יכול לעבור מבחני בטיחות רבים שסוללות טרנריות אינן יכולות לעבור.

2) אורך חיים

מצד שני, אורך החיים של סוללת ליפו 6s מפוספט ברזל גם הוא בעל יתרון עצום, ומספר מחזורי השימוש שלה עולה בהרבה על דרכי טכנולוגיה אחרות, מה שמגיב לשתי הדרישות המרכזיות של צרכני רכבים חשמליים: בטיחות ועמידות.
כיום, הקיבולת המותקנת של סוללות טרנריות ירדה, ונתח השוק של סוללות ליפו 6s מפוספט ברזל עולה במהירות. סטטיסטיקות מראות שבשנת 2020, המכירות המצטברות של סוללות כוח מקומיות יגיעו ל-65.9GWh, מתוכן 38.9GWh של סוללות טרנריות מותקנות ברכבים, המהוות 61.1%, ירידה מצטברת של 4.1%; סוללות ליפו 6s מפוספט ברזל מותקנות 24.4GWh, המהוות 61.1% לעומת 38.3% ועלייה מצטברת של 20.6%, והפכו לסוג היחיד של סוללות כוח עם עלייה במכירות משנה לשנה.

3) מחיר

מלבד יתרון הבטיחות, גורם מרכזי נוסף מאחורי העלייה המהירה במכירות של פוספט ברזל ליתיום הוא הזול. במשך זמן רב, הסיבה העיקרית לעלות הגבוהה של חומרי הגלם לסוללות טרנריות (כמעט 90%) היא הביקוש הגדול לקובלט. קובלט הוא מינרל נדיר. הוא יקר מאוד ובלתי יציב מאוד בכרייה. המחיר משתנה בצורה קיצונית. שרשרת האספקה גם היא רגישה מאוד, מה שעלול להשפיע בקלות על תעשיות במורד הזרם.
בשנים הראשונות, בגלל קיומם של סובסידיות ממשלתיות, עלות הסוללות הטרנריות לא הייתה בולטת, אך עם הירידה המתמשכת של הסובסידיות בשנים האחרונות, הלחץ הכלכלי הפך כבד יותר ויותר, מה שהכריח את יצרני הסוללות למצוא חומרים חלופיים זולים יותר.
יתרון העלות של פוספט ברזל ליתיום הוא שהוא אינו מכיל קובלט, ואפילו כאשר המחיר לטון גבוה, הוא נמוך בהרבה מזה של חומרים טרנריים.
במקביל, עם העלייה המהירה במספר עמדות הטעינה, ניתן גם לפצות על אורך החיים של סוללת ליפו 6s מפוספט ברזל. אורך החיים של רכב חשמלי טיפוסי עם פוספט ברזל ליתיום הוא כ-300~400 ק"מ, שזה מספיק כדי לענות על צרכי התנועה העירונית. סוללת הטרנר אינה יכולה להציג את יתרונות הליבה שלה בתרחיש יישום זה.
מונעת על ידי הכפלת המניע של עלות ותשתיות, אין זה מפתיע שיותר ויותר חברות רכב בוחרות בדרך הטכנולוגית של פוספט ברזל ליתיום. אפילו ענקית סוללות הכוח CATL, שהחלה עם סוללות טרנריות, מגדילה במהירות את קיבולת הייצור של סוללות ליפו 6s מפוספט ברזל ומספקת סוללות ליפו 6s מפוספט ברזל לגרסת חיי הסוללה הסטנדרטית של טסלה מודל 3 המקומית.

מגמת הפיתוח של סוללת ליפו 6s טרנרית

עם זאת, פיתוח סוללות טרנריות לא נעצר. המגמה ארוכת הטווח של דרך טכנולוגיה זו היא להפחית עלויות באמצעות יחס גבוה של ניקול ויחס נמוך של קובלט, החומר הטרנרי המכונה "טרנרית ניקול גבוהה".
לפי יחס שלושת היסודות ניקול, קובלט ומנגן, חומרים טרנריים ניתן לחלק לארבעה סוגים עיקריים: 111, 523, 622 ו-811. מנקודת מבט של נתח שוק, חומרים טרנריים מסדרת 5 (כלומר 523) הם עדיין הזרם המרכזי. בשנת 2020, נתח השוק של חומרי הטרנר עלה על 50%; סוללת סדרה 8 (כלומר 811) תפרוץ בעקבות מגמת הניקול הגבוה, ונתח השוק יעלה מ-6% ב-2018 ל-24% ב-2020. הפוטנציאל עצום.
מצד אחד, סוללת ליפו 6s טרנרית ניקול גבוהה מפחיתה את השימוש בקובלט היקר, והעלות יותר ניתנת לשליטה. מצד שני, קיבולת הסוללה גדלה משמעותית, מה שמתאים יותר לצרכי הצרכנים. בשנים האחרונות, טווח הנסיעה של רכבים חשמליים מקומיים עלה במהירות, וסוללות ניקול גבוה תרמו לכך.
עם זאת, בהתאמה, העלייה בתכולת הניקול משמעותה עלייה מהירה בקושי העיבוד, והבטיחות עם סיכונים נסתרים יורדת עוד יותר. בשנת 2020, כאשר סוללות 811 מורכבות בקנה מידה גדול, מתרחשות תקריות הצתה ספונטניות לעיתים קרובות, מה שגורם לשאלה לגבי דרך טכנולוגיה זו.
רק GAC Aion S, הדגם הראשון שמשתמש בסוללות 811 בקנה מידה גדול, הוא גם הדגם הוותיק ביותר של רכבי אנרגיה חדשים 811. מאי עד אוגוסט 2020, התרחשו שלוש תקריות הצתה ספונטניות רצופות, ואלו היו רק סוללות 811. קצה הקרחון בשריפה. החיסרון בבטיחות של חומרים טרנריים ניקול גבוה הוא בעיה שיצרני סוללות חייבים לפתור. אחרת, יהיה קשה לשכנע צרכני רכבי נוסעים לקנות אותם, ויותר מכך לא ניתן יהיה להשתמש בהם ברכבים מסחריים עם דרישות בטיחות גבוהות יותר.

חומר אלקטרודה חדש לסוללת ליפו 6s טרנרית

מלבד חומר הטרנר ניקול-קובלט-מנגן (NCM), יש גם חומר טרנר שמשתמש בסגסוגת ניקול-קובלט-אלומיניום (NCA) כאלקטרודה החיובית. בהשוואה ל-NCM, צפיפות האנרגיה של NCA משתפרת עוד יותר, אך ביצועי הבטיחות עדיין לא משתפרים משמעותית. כיום, טסלה היא המשתמשת העיקרית בסוללות ניקול-קובלט-אלומיניום, ובאפריל 2020, היא גם הגישה פטנט לטכנולוגיית ייצור חדשה שיכולה לשפר את אורך חיי הסוללה.
עם זאת, למרות שהיא מועדפת על ידי המובילים, דרך הטכנולוגיה של NCA נדירה מאוד בסין. בשנת 2020, המשלוחים בשוק החומרים הטרנריים המקומי יכללו רק 4%, ופנסוניק היא כיום היצרנית הגדולה היחידה בעולם.
ובכן, הנ"ל הוא כל התוכן של חומר האלקטרודה השלילית של סוללת ליפו 6s שהביאה לכם CNHL היום. אני מאמין שאחרי קריאת הטקסט כולו, לכולם יש הבנה של סוגי חומרי האלקטרודה השלילית של סוללת ליפו 6s. חומר האלקטרודה השלילית של סוללת ליפו 6s הוא בעיקר אוקסיד קובלט ליתיום (LCO), מנגן ליתיום (LMO), פוספט ברזל ליתיום (LFP) וחומרים טרנריים (NCM). למידע נוסף על סוללת ליפו 6s, אנא לחצו למטה: ההיסטוריה ההתפתחותית של סוללת 1300mah 6s