그렇다면 "코발트가없는 배터리" 란 무엇입니까? 정말 중요한가요?
코발트가 없는 배터리란 무엇입니까?
여기는 간단한 코프입니다. 순전차에서 사용하는 동력 배터리는 정극 재료에 따라 여러 종류로 나뉜다. 현재 시장에서 가장 주류인 두 가지 기술 회로는' 삼원 리튬 배터리' 와' 인산철 리튬 배터리' 이다. 이 두 배터리의 다이어프램, 전해질 및 음극 재료는 기본적으로 동일합니다. 유일한 차이점은 음극 재료입니다.
넓은 의미에서 음극 재료에 코발트가 포함된 배터리는' 코발트가 포함된 배터리' 라고 할 수 있고, 음극 재료에 코발트가 없는 배터리는' 코발트가 없는 배터리' 라고 할 수 있다.
좁은' 삼원 리튬' 은 니켈 (Ni), 코발트 (Co), 망간 (Mn) 또는 알루미늄 (al) 의 세 가지 금속 원소가 들어 있는 중합체를 가리키며, 여기서' NCM' 과' NCA' 의 c 는 코발트를 나타내므로 인산 철 리튬 배터리의 양극은 올리브석 구조의 LiFePO4 재료이기 때문에, 우리는 보통' 코발트가 없는 배터리' 가 인산 철 리튬이라고 생각한다.
왜 코발트가 없는 배터리를 사용해야 합니까?
게다가 테슬라는 왜 갑자기 코발트가 없는 배터리로 전환했습니까?
사실 테슬라는 수년 동안 코발트의 사용을 줄이기 위해 노력해 왔다. 2009 년, Roadster 에서 테슬라는 리튬 코발트 산화물 배터리를 사용했다. 20 12, 모델? S 에서 코발트 소비량은 1 1kg/ 차량입니다. 20 18, 모델? 3, 코발트 사용량은 4.5kg/차량입니다. 지금까지. 2020 년에 테슬라는 코발트가 없는 배터리를 만들 계획이다. 코발트의 사용은 점차 줄어들고 있으며, 궁극적인 목적은' 비용' 때문이다.
전기 자동차의 핵심 부품은 3 전기 시스템이라는 것은 잘 알려져 있다. 세 가지 동력 시스템 중 배터리 비용이 가장 높으며 차량 비용의 35 ~ 40% 를 차지합니다. 삼원 리튬 배터리 중 코발트 재료의 비용이 가장 높아서 전체 배터리 팩 비용의 30 ~ 40% 를 차지할 수 있다. 인산 철 리튬 배터리의 경우 음극 재료는 배터리 비용의 13%- 15% 정도에 불과합니다.
앞서 열린 전기자동차 백인회에서 중과원 원사고는 이 단계에서 신에너지 자동차의 동력 배터리 비용이 0.6~ 1.0 원 /Wh 사이라고 언급했다. 그 중 하한선은 비교적 싼 인산 철리튬 배터리이고 상한선은 더 비싼 삼원 리튬 배터리다. 코발트가 없는 배터리를 교체하면 테슬라는 비용과 부피를 계속 낮출 수 있다.
코발트가 없는 배터리' 사용은 가격 하락뿐만 아니라 가격과 공급의 안정성도 포함한다. 코발트는 보통 구리 또는 니켈 채굴의 부산물이기 때문에 이러한 금속의 수요와 가격 변동의 영향을 받기 쉽다.
또한 쉽게 간과할 수 있는 것은 테슬라와 현대 암페어 기술 유한공사가 실제로 새로운 배터리 기술을 도입하여 핵심 공급업체의 속박에서 벗어나고 있다는 것입니다. 그 전에, 우리 모두는 테슬라와 파나소닉이 매우 밀접한 협력 관계를 맺었다는 것을 알고 있었지만, Model 에서? 3 생산능력이 상승할 때 파나소닉의 배터리 공급 속도가 머스크 반복적으로 침을 뱉어 많은' 스캔들' 이 발생했다. 즉, 핵심 공급업체가 하나뿐인 경우 테슬라 제조에 큰 위험이 있습니다.
공급자를 늘리고, 새로운 기술 노선을 개발하고, 계란을 서로 다른 바구니에 넣는 것은 상업 경쟁에서 더 똑똑한 계획이다. 필자가 붓을 내리자 또 새로운 소식이 전해지자 테슬라는 스스로 배터리를 생산할 준비를 하고 있다는 추측도 확인됐다.
흥미롭게도, 테슬라와 현대의 Amperex Technology, Limited 가 차세대 인산철 리튬 배터리를 공동 개발할 것으로 예상했을 때, 테슬라 Giga Shanghai 는 Tik Tok 네티즌에게 "테슬라의 4 월 배터리 발표회에 주목해 주세요. 코발트가 없기 때문에 반드시 인산철 리튬이 될 필요는 없습니다." 라고 답했습니다. 이것은 우리로 하여금 양자의 협력에 대해 더욱 궁금하게 한다.
하지만 코발트가 없는 리튬 이온 배터리를 사용하는 노선이든, NCM8 1 1 고니켈 배터리를 사용하여 NCMA (니켈-코발트-알루미늄) 쿼드 배터리로 추진되는 노선이든, 과정에서 코발트를 다른 코팅 요소로 대체하게 됩니다. 이것은 좋은 일입니다. 왜냐하면:
테슬라의 경우, 국내 전력 배터리 거물인 당대 암페어 테크놀로지 유한공사와 협력하면 비용을 더욱 낮출 수 있을 뿐만 아니라 효율성을 높일 수 있다. 동시에 배터리 공급 채널을 늘려 상하이 공장이 배터리 병목 현상의 제약을 받지 않도록 보장할 수 있어 일거양득이라고 할 수 있다.
새로운 에너지 자동차 시장의 경우, 테슬라와 당대 암페어 테크놀로지 유한공사의 협력은 국산 테슬라의 제조 비용을 더욱 낮춰 국산 테슬라의 가격공간을 계속 발굴해 국내 25 만급 전동차 시장을 더욱 활성화시킬 것이다.
비아디와 테슬라는 함께 생각했습니다.
우연히도 테슬라가 발표하기 전 1 개월 전, 비아디도 새로운' 코발트가 없는 배터리' 인 초인산 철리튬 배터리를 공식' 블레이드 배터리' 라고 발표했다.
블레이드 전기란 무엇입니까?
블레이드 배터리는 "긴 셀 체계" (주로 사각형 알루미늄 케이스) 를 의미하며, 이는 배터리 길이 (평평한 길이 설계) 를 늘려 배열로 배열해 "블레이드" 처럼 배터리 팩을 삽입하여 배터리 팩의 통합 효율성을 높이는 기술입니다. 특정 크기의 셀을 의미하는 것이 아니라 요구 사항에 따라 다양한 크기의 배터리를 만들 수 있습니다. 전반적인 원칙은 다음과 같습니다.
블레이드 배터리를 통해 비아디의 인산철 리튬 이온 배터리 에너지 밀도는 180Wh/kg 로 이전보다 약 9% 증가했으며 볼륨 에너지 밀도는 50% 증가했습니다. 동시에 내부 메커니즘 및 기타 기술을 변경함으로써 단위 비용을 30% 절감할 수 있습니다. 비아디 공식 발표에 따르면 새 블레이드 배터리의 수명은 백만 킬로미터 이상에 달할 수 있다.
비아디 당국은' 한' 이 세계 최초로' 칼날 배터리' 를 탑재한 차종이 될 것이라고 발표했다. 올 6 월 출시될 예정이다.
철전지의 장점?
블레이드 배터리의 특별한 점은 새로운 배터리 배열 구조뿐만 아니라 인산 철 리튬 배터리라는 점이다. 이것은 또한 삼원 리튬 배터리 방안이 이미 보편적인 관행이 된 시장 추세에서 내린 결정이기도 하다.
비아디가 그것을 선택한 것은 그것의 몇 가지 장점 때문이다.
우선 인산철 리튬 결정체의 P-O 결합은 비교적 안정적이어서 분해하기 쉽지 않다. 고온이나 과충전이 발생하더라도 코발트 배터리처럼 붕괴하거나 열을 내거나 강한 산화성 물질을 형성하지 않는다. 따라서 인산 철 리튬 배터리는 천성적으로 열 안정성이 뛰어나 충돌이 깨져도 자연 연소가 쉽지 않다.
열 안정성이 떨어지는 삼원 리튬은 자주 자연 연소된다.
둘째, 인산 철 리튬은 내구성이 더 좋다. 전체 충전 방전 주기가 3500 회를 넘으면 전력이 80% 로 감소한다. 더욱이 귀금속 (니켈, 코발트 금속 원소) 을 함유하지 않아 생산원가가 낮고 생산고리가 더욱 친환경적이다.
위의 장점은 모두 삼원 리튬 배터리에는 없는 것이다.
철전지는 이런 장점이 있는데, 왜 이전에 광범위하게 사용되지 않았습니까?
다시 한번 판매량을 살펴보자. 20 19 년 중국 전력 배터리 누적 판매량은 각각 85.4GWh 와 75.6GWh 로, 이 중 삼원 배터리 누적 생산량은 55. 1GWh 로 총 생산량의 64.6%, 누적 판매량은 53.0GWh 로 총 판매량의 77% 를 차지했다. 인산 철 리튬 배터리의 누적 생산량은 27.7GWh 로 총 생산량의 32.4%, 누적 판매량은 20.6GWh 로 총 판매량의 27.2% 를 차지한다.
이 비율로 볼 때, 삼원 리튬 배터리의 시장 성과는 인산 철리튬보다 현저히 강하다. 이런 현상의 주된 원인은 철전지가 아직 해결되지 않은 결점이 많기 때문이다.
첫째, 저온성능이 떨어진다. 인산 철 리튬 배터리의 온도 하한은-20 C 로 저온 환경에서 방전 성능이 떨어진다. 용량 유지율은-10 C 에서 약 60 ~ 70%, 40 ~ 55%,-20 C 에서는 약 20 ~ 40% 입니다. 반면 삼원 리튬 배터리는 하한이-30 C 일 때 저온 방전 성능이 우수합니다. 인산 철 리튬 배터리와 동일한 저온 조건에서 겨울 주행 거리 감쇠는 15% 미만입니다. 따라서 리튬 철 인산염은 삼원 리튬 이온 배터리보다 전동차의 차량 환경과 배터리 온도 조절 시스템에 더 의존한다.
둘째, 에너지 밀도가 낮다. 인산 철 리튬 배터리는 화학적 특성으로 인해 전압 플랫폼이 낮고 일반 인산 철 리튬 배터리의 에너지 밀도는 약 140Wh/kg 입니다. 비아디의 초인산 철리튬 배터리조차도 에너지 밀도는 180Wh/kg 까지만 도달할 수 있으며, 삼원 리튬 배터리 200Wh/kg 이상과는 거리가 멀다.
여러분이 쉽게 간과할 수 있는 또 다른 보조금 요인이 있습니다. 예전에는 삼원 리튬 배터리가 에너지 밀도가 더 높았기 때문에 더 많은 보조금을 받을 수 있었고, 모두들 자연스럽게 좀 더 느슨한 길을 걸었다. 하지만 20 19 보조금이 전반적으로 하락한 이후 둘 사이의 격차가 점점 작아지고 있는 것도 인산철 리튬 배터리가 다시 사람들의 시야에 돌아오는 중요한 이유 중 하나다. -응?
에너지 밀도 문제를 어떻게 극복할 것인가?
저온 성과와 정책 이유를 잘 이해합니다. 여기서 우리는 철전지의 에너지 밀도에 초점을 맞출 것이다. 이것은 당대 암페어 테크놀로지 유한공사와 비아디의 관건이다. 비아디는' 블레이드 배터리' 구조를 내놓았고, 당대 암페어 테크놀로지 유한공사는' CTP 기술' 을 내놓았다.
비아디 블레이드 배터리의 특징
비아디가 공개한 특허에 따르면 블레이드 배터리는 430mm, 심지어 2500mm 의 초장전지로, 배터리의 양쪽 끝에 모두 귀가 있다. 기존의 사각형 배터리에 비해 "평평한" "긴" 모양을 보이며 배터리 모듈을 직접 생략했습니다.
기존 배터리 팩 구조는 배터리 팩의 총 부피가 동일한 경우 모듈당 측면 패널, 엔드 플레이트, 조임쇠, 빔, 세로 빔 등의 부품이 더 많습니다. 새로운 구조의 비아디 배터리 팩으로 배터리 관리 시스템, 배전함 등의 부품을 제외하면 공간 활용률이 약 62% 입니다. 각기 다른 코어 레이아웃의 영향을 받아 패키지 내의 공간 활용도는 각각 55% ~ 65%, 필요한 경우 80% 에 이를 수 있습니다.
부품이 줄어들고 무게가 줄어들기 때문에 단위 질량의 에너지 밀도도 높아지고 차량 항속 마일리지도 높아질 수 있다. 새로운 구조의 배터리 팩으로 충전 용량이 약 20 ~ 30% 증가하고, 항속 마일리지도 20 ~ 30% 증가할 수 있습니다.
현대 anpu 기술 유한 회사 CTP 기능
비아디의 블레이드 배터리에 비해 현대 암페어 테크놀로지 유한공사는 기술적으로 그렇게 급진적이지 않다. 모듈의 개념은 그대로 유지되지만 모듈 수가 줄어들거나 모듈당 크기가 커집니다.
Contemporary Amperex Technology Co., Ltd. 의 특허에 따르면 하나의 큰 모듈은 여러 개의 플라스틱 방열판에 의해 작은 공간으로 나뉘며 사각형 하우징의 배터리는 컴퓨터 하드 드라이브처럼 이 작은 공간에 삽입될 수 있습니다.
각 코어 측면에는 열전도 실리콘 개스킷이 부착되어 있으며, 코어 폭 방향의 열판에는 외부 냉각 파이프에 직접 연결할 수 있는 열 채널이 있습니다.
현대 암페어 테크놀로지 (Amperican Technology Co., Ltd.) 에 따르면 모듈 간 연결 하네스, 측면 패널 및 후면판에서 나온 부품의 약 40% 를 줄일 수 있습니다. 또한 CTP 기술을 사용하는 배터리 팩의 볼륨 활용도는 배터리 볼륨이 변하지 않을 경우 15%-20% 증가했습니다.
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당대 Amperex Technology Co., Ltd. 의 CTP 기술과 비아디의 blade 배터리 기술은 인산철 리튬 배터리의 에너지 밀도를 크게 높였다. 이 짧은 판이 완성되면, 우리는 곧 후보조시대 철전지의 귀환을 보게 될 것이다.
사실, 테슬라와 현대 암페어 테크놀로지 유한공사가 최종적으로 어떤 기술 노선을 채택하기로 결정하든, 테슬라와 비아디의 선택은 기존의 삼원 리튬 배터리 시장에 큰 영향을 미칠 것입니다. 그 때 차종의 원가가 낮아져서 소비자들은 더 적은 돈으로 같은 우수한 제품을 살 수 있다.
이 글은 자동차 작가 자동차의 집에서 온 것으로, 자동차의 집 입장을 대표하지 않는다.