01 – liitiumraudfosfaat näitab tõusutrendi

Liitiumaku eelised on väike suurus, kerge kaal, kiire laadimine ja vastupidavus. Seda võib näha mobiiltelefonide ja autode akudes. Nende hulgas on liitiumfosfaatakud ja kolmekomponentsed akud praegu kaks peamist liitiumakude haru.

Ohutusnõuete täitmiseks on sõiduautode ja eriotstarbeliste sõidukite valdkonnas üha enam kasutatud odavamaid, küpsema ja ohutuma tootetehnoloogiaga liitium-raudfosfaatakusid. Sõiduautode valdkonnas kasutatakse laialdaselt suurema erienergiaga kolmekomponentseid liitiumakuid. Uute teadaannete kohaselt on liitium-raudfosfaatakude osakaal sõiduautode valdkonnas suurenenud varasemast vähem kui 20%-st umbes 30%-ni.

Liitiumraudfosfaat (LiFePO4) on üks liitiumioonakude kõige sagedamini kasutatavaid katoodmaterjale. Sellel on hea termiline stabiilsus, väike niiskuseimavus ja suurepärane laadimis-tühjendustsükli jõudlus täislaetud olekus. See on energia ja energia salvestamise liitiumioonakude valdkonnas uurimis-, tootmis- ja arendustegevuse keskmes. Kuid oma struktuuri piirangute tõttu on liitiumraudfosfaadi positiivse materjalina liitium-ioonakul halb juhtivus, liitiumioonide aeglane difusioonikiirus ja halb tühjendusvõime madalal temperatuuril. Selle tulemuseks oli liitiumraudfosfaatakuga varustatud varajaste sõidukite väike läbisõit, eriti madalatel temperatuuridel.

Läbimurde saavutamiseks vastupidavusläbisõidus, eriti pärast seda, kui uute energiaallikatega sõidukite toetuspoliitika kehtestas kõrgemad nõuded sõidukite vastupidavusläbisõidule, energiatihedusele, energiatarbimisele ja muudele aspektidele, on liitiumfosfaatakud, millel on suurem energiatihedus, järk-järgult muutunud uute energiaallikatega sõiduautode turu peavooluks, kuigi liitiumfosfaatakude osakaal sõiduautodes on taastunud, on liitium-kolmekomponentakude osakaal endiselt umbes 70%.

02 – ohutus on suurim eelis

Nikkel-koobalt-alumiiniumi või nikkel-koobalt-mangaani kasutatakse tavaliselt kolmekomponentsete liitiumakude anoodimaterjalina, kuid materjalide kõrge aktiivsus toob kaasa mitte ainult suure energiatiheduse, vaid ka suured turvariskid. Mittetäielik statistika näitab, et 2019. aastal mainiti uute energiasõidukite isesüttimisõnnetuste arvu 14 korda rohkem kui 2018. aastal ning sellised kaubamärgid nagu Tesla, Weilai, BAIC ja Weima on järjestikku isesüttimisõnnetusi põhjustanud.

Õnnetusest on näha, et tulekahju tekib peamiselt laadimise ajal või vahetult pärast laadimist, kuna aku temperatuur pikaajalise töötamise ajal tõuseb. Kui kolmekomponentse liitiumaku temperatuur on üle 200 °C, laguneb positiivne materjal kergesti ning oksüdatsioonireaktsioon viib kiire termilise läbimurdeni ja vägivaldse põlemiseni. Liitiumraudfosfaadi oliviinstruktuur tagab kõrge temperatuuri stabiilsuse ja selle läbimurdetemperatuur ulatub 800 °C-ni ning gaasitootmine on väiksem, mistõttu on see suhteliselt ohutum. Seetõttu kasutavad uued energiabussid ohutuskaalutlustel üldiselt liitiumraudfosfaatakusid, samas kui kolmekomponentseid liitiumakuid kasutavad uued energiabussid ei saa ajutiselt uute energiasõidukite reklaami- ja rakenduskataloogi siseneda.

Hiljuti võtsid kaks Changan Auchani elektriautot kasutusele liitium-raudfosfaatakud, mis erinevad tavalistest autodele keskenduvatest sõidukifirmadest. Changan Auchani kaks mudelit on maastur ja mahtuniversaal. Chang'an Auchani uurimisinstituudi peadirektori asetäitja Xiong Zewei ütles ajakirjanikule: „See tähistab, et Auchan on pärast kaheaastast pingutust ametlikult sisenenud elektrienergia ajastusse.“

Liitium-raudfosfaatakude kasutamise põhjuste kohta ütles Xiong, et uute energiasõidukite ohutus on alati olnud kasutajate üks „valupunkte“ ja ka ettevõtete seas kõige olulisem teema. Seda arvesse võttes on uue auto liitium-raudfosfaataku läbinud piirkatsed, mille hulka kuuluvad üle 1300 °C leegiga kuumutamine, –20 °C madalal temperatuuril seismine, 3,5% soolalahuses seismine, 11 kN välisrõhu ja löögitaluvus, ning saavutanud aku nelja ohutustaseme: „ei karda kuumust, ei karda külma, ei karda vett, ei karda lööke“.

Aruannete kohaselt on Changan Auchan x7ev varustatud püsimagnetiga sünkroonmootoriga, mille maksimaalne võimsus on 150 kW, mille läbisõit on üle 405 km, ja ülipika tööeaga akuga, millel on 3000 tsüklilist laadimist. Normaaltemperatuuril kulub enam kui 300 km läbisõidu täiendamiseks vaid pool tundi. „Tegelikult võib sõiduki läbisõit linnatingimustes tänu pidurdusenergia taaskasutussüsteemile ulatuda umbes 420 km-ni,“ lisas Xiong.

Tööstus- ja infotehnoloogiaministeeriumi avaldatud uue energiaautotööstuse arengukava (2021–2035) (kommentaarideks mõeldud eelnõu) kohaselt moodustab uute energiaautode müük 2025. aastaks umbes 25%. On näha, et uute energiaautode osakaal kasvab tulevikus jätkuvalt. Selles kontekstis kiirendavad traditsioonilised sõltumatute kaubamärkide autotootjad, sealhulgas Chang'an Automobile, uute energiaautode turu paigutust.