01 – ליתיום ברזל פוספט מראה מגמת עלייה

לסוללת ליתיום יתרונות של גודל קטן, משקל קל, טעינה מהירה ועמידות. ניתן לראות זאת בסוללות טלפון נייד וסוללות רכב. ביניהן, סוללת ליתיום ברזל פוספט וסוללת חומר טרנרי הן שני ענפים עיקריים של סוללות ליתיום כיום.

למען דרישות הבטיחות, בתחום מכוניות נוסעים וכלי רכב ייעודיים, נעשה שימוש בקצב גבוה יותר בסוללת ליתיום ברזל פוספט בעלת עלות נמוכה יותר, טכנולוגיית מוצר בוגרת יותר ובטוחה יחסית. סוללת ליתיום תלת-ממדית בעלת אנרגיה ספציפית גבוהה יותר נמצאת בשימוש נרחב בתחום מכוניות נוסעים. בסדרה חדשה של הכרזות, חלקן של סוללות ליתיום ברזל פוספט בתחום כלי הרכב הנוסעים גדל מפחות מ-20% קודם לכן לכ-30%.

ליתיום ברזל פוספט (LiFePO4) הוא אחד מחומרי הקתודה הנפוצים ביותר עבור סוללות ליתיום-יון. יש לו יציבות תרמית טובה, ספיגת לחות נמוכה וביצועי מחזור פריקה מצוינים במצב טעינה מלאה. זהו מוקד המחקר, הייצור והפיתוח בתחום סוללות ליתיום-יון של אחסון אנרגיה ואנרגיה. עם זאת, בשל מגבלות המבנה שלהן, לסוללת ליתיום-יון עם ליתיום ברזל פוספט כחומר חיובי יש מוליכות ירודה, קצב דיפוזיה איטי של יון ליתיום וביצועי פריקה ירודים בטמפרטורה נמוכה. התוצאה היא קילומטראז' נמוך של כלי רכב מוקדמים המצוידים בסוללות ליתיום ברזל פוספט, במיוחד בתנאי טמפרטורה נמוכים.

על מנת לחתור לפריצת דרך בתחום צריכת הרכב, במיוחד לאחר שמדיניות הסובסידיות של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה הציבה דרישות גבוהות יותר לצריכת הרכב, צפיפות האנרגיה, צריכת האנרגיה והיבטים אחרים, למרות שסוללות ליתיום ברזל פוספט תפסו את השוק מוקדם יותר, סוללות ליתיום טרנריות בעלות צפיפות אנרגיה גבוהה יותר הפכו בהדרגה למיינסטרים בשוק כלי הרכב הנוסעים בעלי אנרגיה חדשה. ניתן לראות מההודעה האחרונה שלמרות שחלקן של סוללות ליתיום ברזל פוספט בתחום כלי הרכב הנוסעים התאושש, חלקן של סוללות ליתיום טרנריות עדיין עומד על כ-70%.

02 – בטיחות היא היתרון הגדול ביותר

ניקל קובלט אלומיניום או ניקל קובלט מנגן משמשים בדרך כלל כחומרי אנודה לסוללות ליתיום טרנריות, אך הפעילות הגבוהה של החומרים לא רק מביאה צפיפות אנרגיה גבוהה, אלא גם סיכוני אבטחה גבוהים. סטטיסטיקות לא מלאות מראות כי בשנת 2019, מספר תאונות ההצתה העצמית של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה הוזכר פי 14 יותר מאשר בשנת 2018, ומותגים כמו טסלה, ויילאי, BAIC ווימה פרצו ברציפות תאונות הצתה עצמית.

ניתן לראות מהתאונה שהשריפה מתרחשת בעיקר בתהליך הטעינה, או מיד לאחר הטעינה, מכיוון שהסוללה תעלה בטמפרטורה במהלך פעולה ארוכת טווח. כאשר הטמפרטורה של סוללת ליתיום טרנרית עולה על 200 מעלות צלזיוס, החומר החיובי מתפרק בקלות, ותגובת החמצון מובילה לבריחה תרמית מהירה ולבעירה אלימה. מבנה האוליבין של ליתיום ברזל פוספט מביא ליציבות טמפרטורה גבוהה, וטמפרטורת הבריחה שלו מגיעה ל-800 מעלות צלזיוס, וייצור גז נמוך יותר, ולכן הוא בטוח יותר יחסית. זו גם הסיבה, בהתבסס על שיקולי בטיחות, אוטובוסים חדשים של אנרגיה משתמשים בדרך כלל בסוללות ליתיום ברזל פוספט, בעוד שאוטובוסים חדשים של אנרגיה המשתמשים בסוללות ליתיום טרנריות אינם יכולים באופן זמני להיכנס לקטלוג של כלי רכב חדשים לאנרגיה לקידום ויישום.

לאחרונה, שני כלי רכב חשמליים של Changan Auchan אימצו סוללות ליתיום-ברזל פוספט, שונות מחברות הרכב הכלליות המתמקדות במכוניות. שני הדגמים של Changan Auchan הם רכבי שטח ורכב רב-תכליתי. שיונג זווי, סגן המנכ"ל של מכון המחקר Chang'an Auchan, אמר לכתב: "זה מסמן שאוצ'אן נכנסה רשמית לעידן החשמל לאחר שנתיים של מאמצים."

באשר לשאלה מדוע משתמשים בסוללות ליתיום ברזל פוספט, אמר שיונג כי בטיחותם של כלי רכב בעלי אנרגיה חדשה תמיד הייתה אחת מ"נקודות הכאב" של המשתמשים, וגם זו המודאגת ביותר בקרב ארגונים. בהתחשב בכך, חבילת סוללות הליתיום ברזל פוספט של המכונית החדשה עברה את מבחן הגבול של אפייה בלהבה מעל 1300 מעלות צלזיוס, עמידה בטמפרטורה נמוכה של 20 מעלות צלזיוס, עמידה בתמיסת מלח 3.5%, לחץ חיצוני ופגיעות של 11 kn וכו', והשיגה את פתרון הבטיחות של הסוללה "ארבעה לא מפחדים" של "לא מפחדים מחום, לא מפחדים מקור, לא מפחדים ממים, לא מפחדים מפגיעות".

על פי דיווחים, ה-Changan Auchan x7ev מצויד במנוע סינכרוני בעל מגנט קבוע בהספק מרבי של 150 קילוואט, עם קילומטראז' סיבולת של יותר מ-405 ק"מ וסוללה בעלת חיי סוללה ארוכים במיוחד עם 3000 טעינה מחזורית. בטמפרטורה רגילה, לוקח רק חצי שעה להשלים את קילומטראז' הסיבולת של יותר מ-300 ק"מ. "למעשה, הודות למערכת שחזור אנרגיית בלימה, סיבולת הרכב יכולה להגיע לכ-420 ק"מ בתנאי עבודה עירוניים", הוסיף שיונג.

על פי תוכנית הפיתוח החדשה של תעשיית רכבי האנרגיה (2021-2035) (טיוטה להערות) שפרסמה משרד התעשייה וטכנולוגיית המידע, מכירות רכבי אנרגיה חדשים יהוו כ-25% עד 2025. ניתן לראות כי חלקם של רכבי אנרגיה חדשים ימשיך לעלות בעתיד. בהקשר זה, כולל Chang'an Automobile, מפעלי רכב עצמאיים מסורתיים מאיצים את פריסת שוק רכבי האנרגיה החדשים.