تُعتبر بطارية الطاقة جوهر السيارة الكهربائية؛ فقد أصبحت العلامة التجارية، والمواد، والسعة، وأداء السلامة، وغيرها من معايير قياس أداء السيارة الكهربائية، من أهم معايير قياس أداء السيارة. حاليًا، تتراوح تكلفة بطارية السيارة الكهربائية بين 30% و40% من إجمالي تكلفتها، وهو ما يُعدّ من أهم مكوناتها!
حاليًا، تُقسّم بطاريات الطاقة الشائعة الاستخدام في المركبات الكهربائية في السوق إلى نوعين: بطاريات الليثيوم الثلاثية وبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم. دعوني الآن أُحلل بإيجاز الاختلافات والمزايا والعيوب بين البطاريتين.
1. مواد مختلفة:
السبب في تسميته بـ "الليثيوم الثلاثي" و "فوسفات الحديد الليثيوم" يشير بشكل أساسي إلى العناصر الكيميائية لـ "مادة القطب الموجب" للبطارية الكهربائية؛
"الليثيوم الثلاثي":
تستخدم مادة الكاثود مادة كاثود ثلاثية من منجنات الليثيوم والنيكل والكوبالت (Li(NiCoMn)O2) لبطاريات الليثيوم. تجمع هذه المادة مزايا أكسيد الليثيوم والكوبالت، وأكسيد النيكل، ومنجنات الليثيوم، لتشكل نظامًا ثلاثي الطور من المواد الثلاث. وبفضل التأثير التآزري الثلاثي، يتفوق أداؤها الشامل على أي مركب مركب منفرد.
"فوسفات الحديد الليثيوم":
بطاريات أيون الليثيوم هي بطاريات تستخدم فوسفات حديد الليثيوم كمادة كاثود. وتتميز هذه البطاريات بخلوها من المعادن الثمينة مثل الكوبالت، وانخفاض أسعارها، ووفرة موارد الفوسفور والحديد في الأرض، مما يضمن عدم وجود أي مشاكل في التوريد.
ملخص
مواد الليثيوم الثلاثية نادرة، وتتزايد مع التطور السريع للسيارات الكهربائية. أسعارها مرتفعة، وتقييدها الكبير للمواد الخام الأولية. وهذه سمة من سمات الليثيوم الثلاثي حاليًا؛
فوسفات حديد الليثيوم، نظرًا لاحتوائه على نسبة أقل من المعادن النادرة/الثمينة، وكونه رخيصًا وغنيًا بالحديد، فهو أرخص من بطاريات الليثيوم الثلاثية وأقل تأثرًا بالمواد الخام الأولية. وهذه هي سماته.
2. كثافات الطاقة المختلفة:
"بطارية الليثيوم الثلاثية": بسبب استخدام عناصر معدنية أكثر نشاطًا، تكون كثافة الطاقة لبطاريات الليثيوم الثلاثية السائدة عمومًا (140 واط/كجم~160 واط/كجم)، وهي أقل من كثافة الطاقة للبطاريات الثلاثية ذات نسبة النيكل العالية (160 واط/كجم)～(180 واط ساعة/كجم)؛ ويمكن أن تصل كثافة طاقة الوزن لبعض الوزن إلى 180 واط ساعة-240 واط ساعة/كجم.
"فوسفات الحديد الليثيوم": تبلغ كثافة الطاقة بشكل عام 90-110 واط/كجم؛ وتتمتع بعض بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم المبتكرة، مثل بطاريات الشفرة، بكثافة طاقة تصل إلى 120 واط/كجم-140 واط/كجم.
ملخص
الميزة الأكبر لـ "بطارية الليثيوم الثلاثية" مقارنة بـ "فوسفات الحديد الليثيوم" هي كثافة الطاقة العالية وسرعة الشحن السريعة.
3. التكيف مع درجات الحرارة المختلفة:
مقاومة درجات الحرارة المنخفضة:
بطارية الليثيوم الثلاثية: تتميز بطارية الليثيوم الثلاثية بأداء ممتاز في درجات الحرارة المنخفضة ويمكنها الحفاظ على حوالي 70%~80% من سعة البطارية العادية عند -20°C.
فوسفات الحديد الليثيوم: غير مقاوم لدرجات الحرارة المنخفضة: عندما تكون درجة الحرارة أقل من -10°C,
تتلف بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بسرعة كبيرة. لا تستطيع هذه البطاريات الحفاظ إلا على حوالي 50% إلى 60% من سعتها العادية عند درجة حرارة -20.°C.
ملخص
هناك فرق كبير في القدرة على التكيف مع درجة الحرارة بين "بطارية الليثيوم الثلاثية" و "فوسفات الحديد الليثيوم"؛ "فوسفات الحديد الليثيوم" أكثر مقاومة لدرجات الحرارة العالية؛ وتتمتع "بطارية الليثيوم الثلاثية" المقاومة لدرجات الحرارة المنخفضة بعمر بطارية أفضل في المناطق الشمالية أو الشتاء.
4. أعمار مختلفة:
إذا تم استخدام السعة المتبقية/السعة الأولية = 80% كنقطة نهاية للاختبار، فاختبر:
تتميز بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم بعمر افتراضي أطول من بطاريات الرصاص الحمضية وبطاريات الليثيوم الثلاثية. يبلغ "أطول عمر افتراضي" لبطاريات الرصاص الحمضية المركبة في المركبات حوالي 300 مرة فقط؛ ويمكن نظريًا أن تدوم بطارية الليثيوم الثلاثية حتى 2000 مرة، ولكن في الاستخدام الفعلي، تنخفض سعتها إلى 60% بعد حوالي 1000 مرة؛ أما العمر الافتراضي الفعلي لبطاريات فوسفات الحديد الليثيوم فهو 2000 مرة، ولا تزال سعتها 95% حتى الآن، ويصل عمرها الافتراضي إلى أكثر من 3000 مرة.
ملخص
تُعدّ بطاريات الطاقة قمة التكنولوجيا في مجال البطاريات. يتميز كلا النوعين من بطاريات الليثيوم بمتانة نسبية. نظريًا، يبلغ عمر بطارية الليثيوم الثلاثية 2000 دورة شحن وتفريغ. حتى مع شحنها مرة واحدة يوميًا، يمكن أن تدوم لأكثر من 5 سنوات.
5. الأسعار مختلفة:
نظراً لعدم احتواء بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم على معادن ثمينة، فإن تكلفة المواد الخام منخفضة للغاية. تستخدم بطاريات الليثيوم الثلاثية منجنيز الليثيوم والنيكل والكوبالت كمادة قطب موجب، والجرافيت كمادة قطب سالب، لذا فإن تكلفتها أعلى بكثير من بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم.
تعتمد بطاريات الليثيوم الثلاثية بشكل رئيسي على مادة الكاثود الثلاثية "منجنات الليثيوم والنيكل والكوبالت" أو "ألومينات الليثيوم والنيكل والكوبالت" كقطب موجب، وتستخدم بشكل رئيسي ملح النيكل وملح الكوبالت وملح المنغنيز كمواد خام. يُعد "عنصر الكوبالت" في هاتين المادتين الكاثوديتين معدنًا ثمينًا. ووفقًا لبيانات من مواقع إلكترونية ذات صلة، يبلغ السعر المرجعي المحلي لمعدن الكوبالت 413,000 يوان/طن، ومع انخفاض المواد، يستمر السعر في الارتفاع. حاليًا، تتراوح تكلفة بطاريات الليثيوم الثلاثية بين 0.85 و1 يوان/ساعة، وهي ترتفع حاليًا مع ازدياد الطلب في السوق؛ بينما تتراوح تكلفة بطاريات فوسفات الحديد الليثيوم الخالية من المعادن الثمينة بين 0.58 و0.6 يوان/ساعة فقط.
ملخص
نظرًا لأن "فوسفات الحديد الليثيوم" لا يحتوي على معادن ثمينة مثل الكوبالت، فإن سعره يبلغ 0.5-0.7 مرة فقط من سعر بطاريات الليثيوم الثلاثية؛ السعر الرخيص هو الميزة الرئيسية لفوسفات الحديد الليثيوم.
تلخيص
السبب وراء ازدهار المركبات الكهربائية في السنوات الأخيرة وتمثيلها للاتجاه المستقبلي لتطوير السيارات، مما يمنح المستهلكين تجربة أفضل بشكل متزايد، يرجع إلى حد كبير إلى التطوير المستمر لتكنولوجيا بطارية الطاقة.
وقت النشر: ٢٨ أكتوبر ٢٠٢٣
