Sự phát triển về công nghệ pin LFP

Ngày nay, những chiếc xe điện tốt đã có đủ phạm vi sử dụng cho hầu hết mọi người, nhưng chúng vẫn đắt hơn nhiều so với các đối tác ICE (Động cơ đốt trong). Đây là lý do tại sao LFP (LiFePO4) và CTP (cell-to-pack) là những công nghệ cực kỳ quan trọng để biến ô tô điện trở nên phổ biến. Các nhà sản xuất ô tô không có kế hoạch sử dụng hai công nghệ này sớm nhất có thể không nghiêm túc trong việc sản xuất hàng loạt ô tô điện. Ví dụ:Stellantis có kế hoạch bắt đầu sử dụng các gói CTP với các ô LFP chỉ vào năm 2024…

LFP là hóa chất pin không chứa coban, kết hợp với pin CTP đơn giản cuối cùng có thể khiến ô tô điện cạnh tranh với ô tô ICE về giá cả và tính sẵn có.

Mặc dù ở cấp độ tế bào, mật độ năng lượng không lớn, nhưng ở cấp độ bộ pin, LFP có thể cạnh tranh với các hóa chất khác. Vì LFP là một chất hóa học rất an toàn cho pin và các tế bào không bị cháy hoặc nổ ngay cả khi bị thủng, nên các bộ pin không cần nhiều thiết bị bảo vệ. Do đó, các bộ pin LFP lắp ráp cực kỳ đơn giản và có thể áp dụng cấu hình CTP không cần mô-đun.

Đối với các tế bào NCA và NCM thông thường, chúng có mật độ năng lượng cao hơn, nhưng không an toàn cho lắm. Các bộ pin được làm bằng các tế bào này yêu cầu các mô-đun và tấm kim loại để hoạt động như tường lửa trong trường hợp một tế bào bị cháy hoặc phát nổ.

Tóm lại, với bộ pin LFP siêu an toàn, tỷ lệ VCTP (cell-to-pack) và GCTP (cell-to-pack) cao hơn nhiều. Hãy xem một số số liệu trung bình.

Bộ pin LFP

• Tỷ lệ VCTP :60%
• Tỷ lệ GCTP :85-90%

Bộ pin NCM / NCA

• Tỷ lệ VCTP :40-45%
• Tỷ lệ GCTP :60-65%

Tỷ lệ VCTP cho chúng ta biết thể tích của bộ pin tương ứng với vật liệu hoạt động là bao nhiêu - thực sự dự trữ năng lượng (tế bào). Phần còn lại của khối lượng là từ vật liệu thụ động được sử dụng để lắp ráp và bảo vệ các tế bào (vỏ máy, mô-đun, cáp, cảm biến, BMS, TMS, v.v.).

Tỷ lệ GCTP cho chúng ta biết trọng lượng của gói pin tương ứng với vật liệu hoạt động - vật liệu thực sự lưu trữ năng lượng (tế bào) là bao nhiêu. Phần còn lại của trọng lượng là từ vật liệu thụ động được sử dụng để lắp ráp và bảo vệ các tế bào (vỏ máy, mô-đun, cáp, cảm biến, BMS, TMS, v.v.).

Như bạn có thể thấy, không chỉ các tế bào NCA và NCM đắt hơn LFP, bộ pin của chúng cũng phức tạp hơn nhiều và đòi hỏi vật liệu đắt tiền để làm cho chúng an toàn. Chỉ khoảng 45% thể tích được sử dụng bởi vật liệu hoạt động (tế bào), có nghĩa là vật liệu thụ động cần thiết để lắp ráp và bảo vệ các tế bào sẽ chiếm phần lớn không gian.

Dưới đây, bạn có thể thấy sự đơn giản mà BYD đạt được vào năm 2020 bằng cách loại bỏ các mô-đun khi giới thiệu pin Blade tuân theo cấu hình CTP.

Sự phát triển của bộ pin BYD

Tiếp tục, hãy xem loại mật độ năng lượng quan trọng mà các nhà sản xuất tế bào pin mong đợi sẽ sớm đạt được với tế bào pin LFP.

SVOLT

• 2021 :170 Wh / kg (cực dương bằng than chì)
• 2022 :200 Wh / kg (cực dương bằng than chì)
• 2023 :230 Wh / kg (cực dương graphit / silic lai)

SVOLT dự kiến ​​sẽ tăng mật độ năng lượng của các tế bào LFP bằng cách thêm nhiều silicon vào các cực dương graphit.

Guoxuan

• 2021 :230 Wh / kg (207 Wh / kg ở cấp độ đóng gói với JTM)
• 2022 :260 Wh / kg (234 Wh / kg ở cấp độ đóng gói với JTM)

Guoxuan hy vọng sẽ tăng mật độ năng lượng của các tế bào LFP bằng cách thay thế than chì bằng silicon ở các cực dương.

CATL

• 2021-2023 :180-200 Wh / kg (350-450 Wh / L)
• 2023 :210-230 Wh / kg (450-500 Wh / L)

Vào năm 2023, CATL dự kiến ​​sẽ giới thiệu hóa học pin LxFP, có thể là phiên bản điện áp cao của LFP (LMFP / LFMP) mà tôi đã viết trong một vài năm.

Lộ trình pin CATL

Đến đây có lẽ bạn đã biết rằng pin BYD Blade là thiết kế gói pin yêu thích của tôi. Tôi quặn lòng mỗi khi xem video Sandy Munro xé một bộ pin từ các nhà sản xuất ô tô cũ. Có rất nhiều thứ rác rưởi trong đó có thể tránh được bằng một loại pin CTP đơn giản được làm bằng các tế bào LFP. Hãy tưởng tượng dây chuyền sản xuất lắp ráp pin CTP có thể đơn giản và nhanh chóng như thế nào.

Khi được phát hành lần đầu tiên vào năm 2020, pin BYD Blade đạt mật độ năng lượng 166 Wh / kg ở cấp độ tế bào và 140 Wh / kg ở cấp độ gói. Tuy nhiên, hóa học LFP đã được cải thiện kể từ đó và tôi tự hỏi liệu mật độ năng lượng sẽ là thế hệ thứ hai như thế nào. Nếu BYD đạt 200 Wh / kg ở cấp độ tế bào, bộ pin Blade có thể đạt 170-180 Wh / kg.

Tôi sẽ thất vọng nếu vào năm tới BYD không sử dụng silicon làm cực dương để sạc nhanh hơn và đạt ít nhất 170 Wh / kg ở cấp độ gói.

Sự xuất hiện của BYD e-platform 3.0 sắp xuất hiện là cơ hội tốt để giới thiệu thế hệ thứ hai của pin Blade. Tôi rất tò mò muốn biết mật độ năng lượng của bộ pin được sử dụng trong BYD Dolphin sắp tới.

BYD e-Platform 3.0