01 – litiumrautafosfaatti osoittaa nousevaa trendiä

Litium-akun etuna on pieni koko, keveys, nopea lataus ja kestävyys. Tämä näkyy esimerkiksi matkapuhelinten ja autojen akuissa. Näistä litiumrautafosfaattiakut ja kolmikomponenttiset akut ovat tällä hetkellä kaksi tärkeintä litium-akkujen haaraa.

Turvallisuusvaatimusten täyttämiseksi henkilöautojen ja erikoiskäyttöön tarkoitettujen ajoneuvojen alalla on käytetty enemmän edullisempia, suhteellisen kehittyneempiä ja turvallisempia litiumrautafosfaattiakkuja. Korkeamman ominaisenergian omaavia kolmikomponenttisia litium-akkuja käytetään laajalti henkilöautojen alalla. Uusien julkistusten mukaan litiumrautafosfaattiakkujen osuus henkilöautojen alalla on noussut aiemmasta alle 20 prosentista noin 30 prosenttiin.

Litiumrautafosfaatti (LiFePO4) on yksi yleisimmin käytetyistä katodimateriaaleista litiumioniakuissa. Sillä on hyvä lämmönkestävyys, vähäinen kosteuden imeytyminen ja erinomainen lataus- ja purkaussyklin suorituskyky täyteen ladatussa tilassa. Se on tutkimuksen, tuotannon ja kehityksen keskipisteenä teho- ja energian varastointi litiumioniakkujen alalla. Oman rakenteensa rajoitusten vuoksi positiivisena materiaalina litiumrautafosfaatilla varustetulla litiumioniakulla on kuitenkin heikko johtavuus, hidas litiumionin diffuusionopeus ja heikko purkauskyky matalissa lämpötiloissa. Tämä johtaa varhaisten litiumrautafosfaattiakulla varustettujen ajoneuvojen alhaiseen polttoainetalouteen, erityisesti matalissa lämpötiloissa.

Kestävyyskilometrien läpimurron tavoittelussa, erityisesti sen jälkeen, kun uusien energialähteiden ajoneuvojen tukipolitiikka on asettanut korkeampia vaatimuksia ajoneuvojen kestävyyskilometrien, energiatiheyden, energiankulutuksen ja muiden näkökohtien osalta, litiumrautafosfaattiakut ovat tulleet markkinoille aiemmin, mutta korkeamman energiatiheyden omaavat kolmikomponenttiset litium-akut ovat vähitellen tulleet valtavirtaan uusien energialähteiden henkilöajoneuvomarkkinoilla. Viimeisimmästä ilmoituksesta voidaan nähdä, että vaikka litiumrautafosfaattiakkujen osuus henkilöajoneuvoissa on elpynyt, litium-kolmikomponenttisten akkujen osuus on edelleen noin 70 %.

02 – turvallisuus on suurin etu

Nikkeli-kobolttialumiinia tai nikkeli-kobolttimangaania käytetään yleensä anodimateriaaleina kolmikomponenttisissa litiumparistoissa, mutta materiaalien korkea aktiivisuus tuo mukanaan paitsi suuren energiatiheyden, myös suuria turvallisuusriskejä. Puutteelliset tilastot osoittavat, että vuonna 2019 uusien energiaajoneuvojen itsesyttymisonnettomuuksien määrä mainittiin 14 kertaa enemmän kuin vuonna 2018, ja tuotemerkit, kuten Tesla, Weilai, BAIC ja Weima, ovat peräkkäin puhjenneet itsesyttymisonnettomuuksia.

Onnettomuudesta voidaan nähdä, että tulipalo tapahtuu pääasiassa latausprosessin aikana tai heti latauksen jälkeen, koska akun lämpötila nousee pitkäaikaisen käytön aikana. Kun kolmikomponenttisen litiumakun lämpötila on yli 200 °C, positiivinen materiaali hajoaa helposti, ja hapettumisreaktio johtaa nopeaan lämpökiihtymiseen ja voimakkaaseen palamiseen. Litiumrautafosfaatin oliviinirakenne takaa korkean lämpötilavakauden, ja sen kiihdytyslämpötila saavuttaa 800 °C:n ja vähentää kaasuntuotantoa, joten se on suhteellisen turvallinen. Tästä syystä turvallisuussyistä uudet energiabussit käyttävät yleensä litiumrautafosfaattiakkuja, kun taas kolmikomponenttisia litiumakkuja käyttävät uudet energiabussit eivät tilapäisesti pääse uusien energiaajoneuvojen luetteloon markkinointia ja käyttöä varten.

Kaksi Changan Auchanin sähköautoa on äskettäin ottanut käyttöön litiumrautafosfaattiakun, joka eroaa yleisten autoihin keskittyvien ajoneuvoyritysten tuotteista. Changan Auchanin kaksi mallia ovat katumaasturi ja tila-auto. Chang'an Auchanin tutkimuslaitoksen varatoimitusjohtaja Xiong zewei kertoi toimittajalle: "Tämä merkitsee sitä, että Auchan on virallisesti astunut sähkövoiman aikakauteen kahden vuoden ponnistelujen jälkeen."

Kysyttäessä litiumrautafosfaattiakkujen käyttötarkoituksesta Xiong sanoi, että uusien energiaajoneuvojen turvallisuus on aina ollut yksi käyttäjien "kipukohdista" ja myös yritysten eniten huolenaihe. Tämän huomioon ottaen uuden auton litiumrautafosfaattiakku on läpäissyt yli 1300 °C:n liekkikypsennyksen, –20 °C:n alhaisen lämpötilan seisonnan, 3,5-prosenttisen suolaliuoksen seisonnan, 11 kN:n ulkoisen paineen iskun jne. raja-arvotestin ja saavuttanut "neljän luokan kestävyyden" akun turvallisuusratkaisun: "ei pelkää kuumuutta, ei pelkää kylmää, ei pelkää vettä, ei pelkää iskuja".

Raporttien mukaan Changan Auchan x7ev on varustettu kestomagneettimoottorilla, jonka maksimiteho on 150 kW, yli 405 km:n toimintamatka ja erittäin pitkäikäisellä akulla, jonka syklinen latausaika on 3000. Normaalilämpötilassa yli 300 km:n toimintamatkan täydentäminen kestää vain puolen tunnin. ”Jarrutusenergian talteenottojärjestelmän ansiosta ajoneuvon toimintamatka voi itse asiassa olla noin 420 km kaupunkiajossa”, Xiong lisäsi.

Teollisuus- ja tietotekniikkaministeriön julkaiseman uuden energiaajoneuvoteollisuuden kehityssuunnitelman (2021–2035) (luonnos lausuntokierrokselle) mukaan uusien energiaajoneuvojen myynti on noin 25 % vuoteen 2025 mennessä. Voidaan nähdä, että uusien energiaajoneuvojen osuus kasvaa edelleen tulevaisuudessa. Tässä yhteydessä perinteiset itsenäiset merkkiajoneuvoyritykset, mukaan lukien Chang'an Automobile, kiihdyttävät uusien energiaajoneuvojen markkinoiden asettelua.