01 - فسفات آهن لیتیوم روند رو به رشدی را نشان می‌دهد

باتری لیتیومی مزایایی مانند اندازه کوچک، وزن سبک، شارژ سریع و دوام بالا دارد. این را می‌توان در باتری تلفن همراه و باتری خودرو مشاهده کرد. در میان آنها، باتری لیتیوم آهن فسفات و باتری سه‌گانه دو شاخه اصلی باتری لیتیومی در حال حاضر هستند.

برای الزامات ایمنی، در زمینه خودروهای سواری و وسایل نقلیه با کاربرد خاص، باتری لیتیوم آهن فسفات با هزینه کمتر، فناوری محصول نسبتاً بالغ‌تر و ایمن‌تر، با نرخ بالاتری مورد استفاده قرار گرفته است. باتری لیتیوم سه‌تایی با انرژی ویژه بالاتر به طور گسترده در زمینه خودروهای سواری استفاده می‌شود. در مجموعه‌ای جدید از اطلاعیه‌ها، نسبت باتری‌های لیتیوم آهن فسفات در زمینه خودروهای سواری از کمتر از 20 درصد قبل به حدود 30 درصد افزایش یافته است.

فسفات آهن لیتیم (LiFePO4) یکی از مواد کاتدی رایج برای باتری‌های لیتیوم-یونی است. این ماده دارای پایداری حرارتی خوب، جذب رطوبت کمتر و عملکرد عالی در چرخه شارژ و دشارژ در حالت شارژ کامل است. این ماده، محور تحقیق، تولید و توسعه در زمینه باتری‌های لیتیوم-یونی ذخیره انرژی و توان است. با این حال، به دلیل محدودیت ساختار خود، باتری لیتیوم-یونی با فسفات آهن لیتیم به عنوان ماده مثبت، رسانایی ضعیف، سرعت انتشار آهسته یون لیتیم و عملکرد دشارژ ضعیف در دمای پایین دارد. این امر منجر به مسافت پیموده شده کم خودروهای اولیه مجهز به باتری فسفات آهن لیتیم، به ویژه در شرایط دمای پایین، می‌شود.

به منظور دستیابی به موفقیت در مسافت پیموده شده مداوم، به ویژه پس از آنکه سیاست یارانه‌ای وسایل نقلیه انرژی جدید، الزامات بالاتری را برای مسافت پیموده شده مداوم خودرو، چگالی انرژی، مصرف انرژی و سایر جنبه‌ها مطرح کرد، اگرچه باتری لیتیوم آهن فسفات زودتر بازار را اشغال کرده است، باتری لیتیوم سه‌تایی با چگالی انرژی بالاتر به تدریج به جریان اصلی بازار خودروهای سواری انرژی جدید تبدیل شده است. از آخرین اعلامیه می‌توان دریافت که اگرچه نسبت باتری لیتیوم آهن فسفات در زمینه وسایل نقلیه سواری دوباره افزایش یافته است، اما نسبت باتری لیتیوم سه‌تایی هنوز حدود 70 درصد است.

02 - ایمنی بزرگترین مزیت است

نیکل کبالت آلومینیوم یا نیکل کبالت منگنز معمولاً به عنوان مواد آند برای باتری‌های لیتیوم سه‌تایی استفاده می‌شوند، اما فعالیت بالای این مواد نه تنها چگالی انرژی بالایی را به همراه دارد، بلکه خطرات امنیتی بالایی را نیز به همراه دارد. آمار ناقص نشان می‌دهد که در سال ۲۰۱۹، تعداد تصادفات خودسوزی خودروهای انرژی نو ۱۴ برابر بیشتر از سال ۲۰۱۸ بوده است و برندهایی مانند تسلا، ویلای، بایک و ویما به طور متوالی دچار تصادفات خودسوزی شده‌اند.

از این حادثه می‌توان دریافت که آتش‌سوزی عمدتاً در فرآیند شارژ یا درست پس از شارژ رخ می‌دهد، زیرا باتری در طول کارکرد طولانی مدت افزایش دما خواهد داشت. هنگامی که دمای باتری لیتیوم سه‌تایی بیش از ۲۰۰ درجه سانتیگراد باشد، ماده مثبت به راحتی تجزیه می‌شود و واکنش اکسیداسیون منجر به فرار حرارتی سریع و احتراق شدید می‌شود. ساختار الیوین فسفات آهن لیتیوم باعث پایداری دمای بالا می‌شود و دمای فرار آن به ۸۰۰ درجه سانتیگراد و تولید گاز کمتر می‌رسد، بنابراین نسبتاً ایمن‌تر است. به همین دلیل است که بر اساس ملاحظات ایمنی، اتوبوس‌های انرژی نو معمولاً از باتری‌های فسفات آهن لیتیوم استفاده می‌کنند، در حالی که اتوبوس‌های انرژی نو با استفاده از باتری‌های لیتیوم سه‌تایی موقتاً قادر به ورود به فهرست وسایل نقلیه انرژی نو برای تبلیغ و کاربرد نیستند.

اخیراً، دو خودروی برقی چانگان اوچان باتری لیتیوم آهن فسفات را به کار گرفته‌اند که با شرکت‌های خودروسازی عمومی که بر روی خودروها تمرکز دارند، متفاوت است. دو مدل چانگان اوچان SUV و MPV هستند. شیونگ زوئی، معاون مدیر کل موسسه تحقیقاتی چانگان اوچان، به خبرنگار گفت: «این نشان می‌دهد که اوچان پس از دو سال تلاش، رسماً وارد دوران انرژی الکتریکی شده است.»

شیونگ در مورد دلیل استفاده از باتری لیتیوم آهن فسفات گفت که ایمنی خودروهای انرژی نو همیشه یکی از «نقاط درد» کاربران و همچنین مورد توجه‌ترین شرکت‌ها بوده است. با توجه به این موضوع، باتری لیتیوم آهن فسفات حمل شده توسط این خودروی جدید، آزمایش‌های مربوط به پخت در شعله بیش از ۱۳۰۰ درجه سانتیگراد، دمای پایین ۲۰- درجه سانتیگراد، دمای محلول نمک ۳.۵٪، فشار خارجی ۱۱ کیلونیوتن و غیره را با موفقیت پشت سر گذاشته و به راهکار ایمنی باتری «چهار مورد عدم ترس» یعنی «عدم ترس از گرما، عدم ترس از سرما، عدم ترس از آب و عدم ترس از ضربه» دست یافته است.

طبق گزارش‌ها، چانگان Auchan x7ev مجهز به یک موتور سنکرون آهنربای دائمی با حداکثر قدرت ۱۵۰ کیلووات، با قابلیت پیمایش مسافت بیش از ۴۰۵ کیلومتر و یک باتری با عمر بسیار طولانی با ۳۰۰۰ بار شارژ چرخه‌ای است. در دمای معمولی، تنها نیم ساعت طول می‌کشد تا این خودرو به پیمایش مسافت بیش از ۳۰۰ کیلومتر دست یابد. شیونگ افزود: «در واقع، به دلیل وجود سیستم بازیابی انرژی ترمز، این خودرو می‌تواند در شرایط کاری شهری به حدود ۴۲۰ کیلومتر برسد.»

طبق طرح توسعه صنعت خودروهای انرژی نو (2021-2035) (پیش‌نویس برای اظهار نظر) که توسط وزارت صنایع و فناوری اطلاعات صادر شده است، فروش خودروهای انرژی نو تا سال 2025 حدود 25 درصد خواهد بود. می‌توان مشاهده کرد که نسبت خودروهای انرژی نو در آینده همچنان افزایش خواهد یافت. در این زمینه، از جمله شرکت خودروسازی چانگان، شرکت‌های خودروسازی مستقل سنتی در حال تسریع طرح‌بندی بازار خودروهای انرژی نو هستند.